WO2021093909A1 - Method for processing flexible substrates and vacuum processing system for carrying out the method - Google Patents

Method for processing flexible substrates and vacuum processing system for carrying out the method Download PDF

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WO2021093909A1
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Manfred Danziger
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Definitions

  • the invention relates to a method for processing flexible substrates in which a flexible substrate is moved through an evacuable process area of a vacuum processing system for processing with a processing instrument.
  • the invention also relates to a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, the vacuum processing system having at least one unwinding module, a winding module and an evacuable process area with a processing instrument or several processing instruments arranged between these modules.
  • the invention relates in particular to the interaction of a vacuum processing system and its optimization for processing flexible film-like substrates, these being characterized by a very high proportion of free open volume.
  • Flexible substrates in a so-called band shape or band-shaped substrates can consist of a wide variety of materials, such as, for example, plastics, metals, paper and textiles.
  • Such flexible strip-shaped substrates are usually wound onto a roll, also called a coil, and are therefore referred to as a winding or a coil.
  • the flexible strip-shaped substrates are unwound from a first reel, which is stored on an unwinding device or an unwinding module, processed in the evacuable process area of a vacuum processing system, which can include one or more connected modules, and then on another roll , which is mounted on a winding device or a winding module, wound up again.
  • Such a device is referred to in its entirety as a “roll-to-roll” system or as a “roll-to-roll” winding device or as a “roll-to-roll” belt system.
  • the system is used in vacuum technology, it is referred to as modular "roll-to-roll” vacuum processing systems.
  • modular "roll-to-roll” vacuum processing systems Are in the modular If coating processes are carried out in the process areas of the “roll-to-roll” system, we speak of “roll-to-roll” vacuum coating systems.
  • Physical and / or chemical process conditions are in particular pressure, temperature, amount of gas flow, type and composition of the gas in the processing area of the flexible substrate and the physical or chemical mode of action of the processing media, including processing instruments or processing tools or processing units, which are used to process the Belt material, mostly for processing or coating its surfaces, are used.
  • the necessity to use a modular structure of the “roll-to-roll” vacuum coating system is derived from these process requirements or process conditions.
  • connection devices between the individual modules or chambers, also unwinding device and winding device are viewed in this frame of reference as modules, to install devices with lock function that largely prevent pressure equalization and / or gas exchange, the transport of the however, allow flexible tape-shaped substrate.
  • a gas exchange or a pressure equalization between neighboring rooms such as the modules or chambers is not completely prevented, but is considerably restricted, and usually even minimized to a close degree.
  • Locks that prevent pressure equalization or gas exchange between the individual modules or chambers or chamber sections as far as possible, can be used as lock assemblies or as so-called lock chambers in modular vacuum coating systems.
  • a lock assembly embodies so-called roller locks.
  • roller locks two rollers are pressed against each other with a preset force.
  • the rollers rotate in the opposite direction and are usually not driven. It is advantageous if the rollers experience an additional supporting force for their rotary movement.
  • the rollers are inserted into a housing that only allows a connection path between the two adjacent chambers of a vacuum processing system between the rollers. Rollers of this type are usually coated with a material which prevents the surface of the flexible strip-shaped substrate from being influenced or not being influenced significantly.
  • a lock assembly which is referred to as a roller lock and, in a first embodiment, consists of two rollers.
  • a first and a second roller are arranged pretensioned in order to generate a contact pressure between the two rollers, whereby a very good seal between the two adjacent chambers, in the connecting area of which the lock roller pair is integrated, is achieved.
  • Sealing components are arranged in the area of the walls, the side of these components facing the respective roller having a cylindrical shape. It is intended that the gap is kept as small as technically and technologically possible so that pressure equalization and gas exchange can be prevented as almost completely as possible.
  • This roller lock consists of a roller, which is opposite to two corresponding sealing components, the band-shaped flexible material on the roller surface being transported through the gap between the roller and a sealing component from one chamber to a second.
  • gap locks Another type of lock is represented by so-called gap locks.
  • the strip material is guided through the gap locks in a freely hanging manner.
  • the gap width i.e. the distance between the top and bottom of the room, which is spanned by the gap lock and through which the strip material is pulled, is no greater than ten times the thickness of the strip material. Areas within two to three times the thickness of the strip material are preferred.
  • the length of such slit sluices is usually between 10 and 40 cm.
  • lock chambers offer the possibility of a separate pump-out nozzle to which a pump or a pump system can be connected, whereby different pressure conditions or gas feeds can be implemented in the two modules or chambers adjoining the lock chamber.
  • the vacuum coating system comprises a single vacuum chamber with a coating roller.
  • the interior of the vacuum chamber is separated into various sub-chambers by partition walls, which thereby assume a modular function.
  • the lower chambers can be evacuated by independent vacuum pumps. When the film material is transported through the lower chambers, the film surface can be coated using vacuum technology.
  • film-like functional materials are described which fulfill at least one predetermined function and can be used for specific, specific physical, chemical, physicochemical, biological or other technical or technological purposes.
  • These functional materials consist of at least one construction material, which is arranged as a film-like carrier medium comprising a total carrier volume with a cross-sectional dimension of ⁇ 100 ⁇ m.
  • Foil-like materials like foils, are thin materials in sheet or web form with a large expansion in two dimensions and a comparatively small expansion in a third dimension.
  • the difference between film-like materials and films is that the body is a film-like material, which is characterized by x, y and z, where x and y are the surface area of the body and z is the direction of the cross-sectional expansion, ie the measurable distance from one Side of the body to the opposite side of the body, characterize and Dc the length, Ay the width and Dz the cross-sectional extent of the film-like material, within this dimension it is contiguous but not permeated by a material, i.e. the material which consists of the film-like material, does not completely fill the three-dimensional space that is spanned by this body, macroscopically.
  • the volume of the free space is at least as large as the volume that is claimed by the construction elements of the construction material. As a rule, however, the volume of the free space is even larger, in certain cases even much larger.
  • the construction material is to be regarded as a matrix or a lattice and is composed of linear and node-shaped carrier elements that form the material components of the carrier medium and penetrate the total carrier volume, to form a band-like expansion with interconnected partial volumes of the total carrier volume located therein, which through in Support elements located in the vicinity are stretched.
  • Such matrix or grid-like materials are enjoying increasing importance for use as a structural component in functional materials.
  • Such functional materials are characterized, for example, by their electrical, magnetic, optical, acoustic, biological-chemical or other properties.
  • these matrix or grid-shaped construction materials represent the starting material for further processing into functional materials.
  • these matrix or grid-shaped construction materials are usually characterized by their special mechanical properties such as their rigidity or strength, their density, their hardness or their Wear resistance are characterized by thermally stable base materials such as glass or high-temperature plastics.
  • Such high-temperature plastics are for example wise aramids, polyimides (PI), polyaryletherketone (PEAK), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) or other thermally stable plastics.
  • the matrix or grid-like construction materials can also consist of other materials, such as metals, generally referred to as metal wire, such as copper wire, aluminum wire, steel wire, wire made of metal alloys or metal-coated metal wire, or of mineral fibers, for example rock wool fibers.
  • metal wire such as copper wire, aluminum wire, steel wire, wire made of metal alloys or metal-coated metal wire, or of mineral fibers, for example rock wool fibers.
  • the invention is based on the object of specifying a method for processing flexible substrates and a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, with which reliable processing that is uniform in all areas of a flexible matrix or grid-shaped substrate, in particular when performing a coating process, is made possible in a sufficient quality.
  • the solution to this problem becomes particularly important for the execution of vacuum coating processes.
  • the processing of film-like, flexible, matrix-like or grid-like materials is to be improved, which are a starting material or intermediate stages in the processing of the material in the sense of the production of a functional material.
  • the object is achieved by a method for processing flexible substrates with the features according to claim 1 of the independent claims. Further developments are given in the dependent claims.
  • the object is achieved by a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates with the features according to claim 11 of the independent claims. Further developments are given in the dependent claims.
  • the term flexible, matrix-like or grid-like material is to be used both for a so-called starting material and for materials in all intermediate processing stages of a manufacturing process.
  • the starting materials are in particular construction materials which have the shape of a matrix or a grid and consist of a plurality of individual carrier elements.
  • the carrier elements are linear and thus large in a first dimension and small in a second and third dimension.
  • These carrier elements can also have a knot-shaped design.
  • an extension in an x-direction can be assumed as a first dimension, an extension in a second dimension being a y-direction and an extension in a third dimension being a z-direction.
  • the x-direction can coincide with the transport direction of the flexible, matrix-shaped or grid-shaped construction material.
  • Such linear carrier elements are carrier elements, the extent of which is approximately the same in the two dimensions in which the linear carrier element is designed to be small. These two dimensions, in which the linear carrier element is made small, can be, for example, the y-direction and the z-direction.
  • the ratio of the large first dimension (x-direction) to the two smaller second and third dimensions (y-direction, z-direction) is at least 50: 1 Dimension 50 times larger than an extension of the carrier element in its second and third dimensions.
  • the ratio of the dimensions of the two smaller second and third dimensions to one another is, for example, not less than 1: 5 and not greater than 5: 1.
  • the extent of the third dimension is, for example, one Area between 5 times as large as the second dimension and 5 times smaller than the second dimension.
  • the limits shown for the linear carrier elements can also be exceeded.
  • the linear carrier elements are at least partially spaced apart from one another, so that the proportion of the surface effect of the linear carrier elements in relation to the geometric plane in which the surfaces of the linear carrier elements lie is as good as negligible and therefore no almost complete delimitation of the spanned partial volumes is effected from each other by the linear support elements.
  • the carrier elements which penetrate the total carrier volume, are thus arranged in sections spaced from one another in such a way that partial volumes are spanned between adjacent carrier elements.
  • the spanned partial volumes are designed as open, interconnected spaces.
  • the total volume of the free partial volumes within the construction material is not smaller than the total volume that is occupied by the carrier elements.
  • a construction material of this type can be described as a matrix or lattice that spans a band-like structure, which is traversed by a few linear support elements based on a unit area that is removed from the band plane can also cross at different angles and thereby form a knot, that is to say a knot-shaped carrier element, or meet in a knot-shaped carrier structure.
  • the remaining volume area, which is located within the band-shaped matrix represents an empty space in the sense of a vacuum-technical processing. If the matrix or grid-shaped construction material is viewed from the top or bottom of the band, the property of the structure is It can be seen that it has more empty space than areas of space that are filled with solids.
  • the situation is even more serious when the solid elements, i.e. the linear and node-shaped carrier elements, are to be coated with a material to be deposited.
  • the coating unit which is arranged above and / or below the strip-like structure, is only opposed to a few surfaces of the solid elements of the matrix or lattice-shaped construction material, on which material deposition can be carried out by the operation of the coating units.
  • the invention provides that a first layer of the flexible substrate or the matrix or grid-like construction material in a first transport direction and at least one second layer of the flexible substrate parallel or at least quasi-parallel to the first layer of the flexible substrate and closely spaced from it is transported in a second transport direction opposite to the first transport direction through a first free area in the evacuable process area.
  • more layers are also transported closely spaced from one another and preferably parallel to one another through the evacuable process area in which at least one process source is arranged.
  • the band-like structure of the flexible substrate or the matrix or grid-like construction material based on a removed unit area that lies in the band plane, is traversed by a particularly small number of line-like carrier elements, the number of each can be in opposite directions through the evacuable process area in which at least one process source is arranged, even higher than six, in certain cases even significantly higher. It is planned to transport up to 15 layers in opposite directions through the evacuable process area.
  • a first layer of the flexible substrate is transported in a first transport direction through a first free area and subsequently in a third transport direction different from the first transport direction through a second free area.
  • the flexible substrate is then deflected and closely spaced in at least one second layer and preferably parallel to the first layer in a fourth transport direction opposite the third transport direction through the second free area and subsequently in a second transport direction opposite the first transport direction through the first free area in evacuated process area transported.
  • first group of rollers and a second group of rollers in a vacuum processing system, with several smaller-diameter rollers and several larger-diameter rollers, hereinafter referred to as smaller and larger rollers, being arranged in each roller group for deflecting the flexible substrate .
  • a free area with at least one processing instrument through which the flexible substrate is transported in opposite directions and without a change of direction is arranged between the first roller group and the second roller group.
  • the groups of rollers are arranged in such a way that the flexible substrate is transported in at least two opposing layers, preferably arranged parallel to one another, in a first transport direction and a second transport direction.
  • a first role group, a second role group and a third role group are arranged, that a second free area is arranged between the first role group and the third role group and a third free area is arranged between the second role group and the third role group, wherein the roller groups are arranged in such a way that the flexible substrate in at least two layers arranged parallel to one another through the second free- rich and the third free area is transported.
  • At least one processing instrument is arranged in the first and / or in the second free area, the flexible substrate being transported through the free areas in opposite directions and without a change in direction. It is also provided here that the transport direction of the flexible substrate through the second free area is at an angle to the transport direction of the flexible substrate through the third free area.
  • linear and knot-shaped carrier elements can be provided with an enveloping coating, that is, the linear and knot-shaped carrier elements are completely covered with the material to be coated.
  • the free areas between the linear and node-shaped carrier elements can be filled or filled with materials based on special vacuum coating processes.
  • Layers can be built up on special areas of the linear carrier elements, for example on their inner edges and on areas of the node-shaped carrier elements that are already provided with an enveloping coating with the same coating material or a different material, which can be used to open the spaces of the ma - to cover trix-shaped or lattice-shaped construction material or the flexible substrate.
  • the surface of the deposited materials can be appropriately functionalized, for example by means of an ion treatment.
  • the peculiarity which is reflected in particular in the unique selling point of the structural structure of the matrix or grid-shaped construction material already described, leads to the fact that, in order to enable effective processing, that the processing technology has to be changed significantly compared to conventional film processing in vacuum chambers or in vacuum systems.
  • the scalar flow of a vector field is particularly important in practice.
  • Important scalar flows of vector fields are, for example, the volume flow, the magnetic flow and the electrical flow.
  • the flow F can be understood as the number of particles, the mass, the energy and so on that moves through an area per time span. This state of the art can be found, for example, under the link: https://de.wikipedia.org/wiki/Fluss_(Physik).
  • a current is generally referred to as a quantity passing through a given cross-sectional area per unit of time, that is to say as: dQ dt '(1) where Q here refers to a quantity. If the quantity carries an energy, the current corresponds to an output.
  • a stream is therefore a special flow that is characterized by the fact that a quantifiable amount is transported.
  • the electric current or the current strength of the charge Qi_adung during a certain time unit t is also a flow F, namely the flow of the current density Fe ⁇ GqGh ⁇ o ⁇ q
  • F current density where f is the vector field current flux density and A is the normal standing area.
  • Further examples are the volume flow, i.e. the volume per time, the mass flow, i.e. the - weight-related - mass per time, the particle flow, i.e. the number of particles per time, e.g. sputtered particles in a vacuum coating process, the radiation flow, i.e. the electromagnetic radiation per Time, or the luminous flux, i.e. light or photons per time.
  • This state of the art can be found, for example, under the link: https://www.chemie.de/lexikon/Fluss_(Physik).html.
  • the electrical flow In contrast to the particle flow, nothing material is transported with an electrical flow.
  • the electrical flow has mathematical properties that are similar to those of a real flow in a flow field, for example, it does not transport anything material such as charge carriers, but only transfers the effect of the underlying force field from one point to another.
  • the flow F includes all processes, that is, both the material transport, for example a particle transport, and the immaterial transport, for example the expansion of a field.
  • the basic idea is that the matrix or grid-shaped construction materials are influenced by the action of a river F in a configuration in which they lie on top of one another at a small distance from one another and move in a meandering manner.
  • the river represents a stream or a spreading field, the source of which is a processing tool.
  • the flow F is sent through a surface, the so-called flow exit surface, of the processing medium into the space, that is to say into the vacuum chamber.
  • the flow spreads can have an effect by interacting with matter.
  • the effect represents a targeted influencing of a solid, that is to say its surface or the area close to the surface.
  • the effect that can be achieved by the flow F decreases the further the emitted field moves away from the processing instrument.
  • the extent of the river F is limited, which of course is an arbitrary procedure.
  • the containment means that only that is understood as a spatial extent of the flow F, in the opposite in each within this range site, the x by the coordinates, y and defined such that the intensity of the effect IWe k ung at the respective location is wherein IWe k un g represents the average effect of the flux F to a surface or near-surface region of a solid body, which is emitted from a surface of the working medium, and DI represents the maximum amount of the effect by which the average effect of small or larger may be.
  • This area of the flow F is referred to as the usable flow F h u ⁇ G.
  • the terms processing or process space are often used instead of the term usable flow.
  • the top and bottom of the matrix or grid-shaped construction materials span a surface and should also be viewed as a surface in this context. Due to the small area that is occupied by the surface area of the carrier elements in relation to the total area of the usable flow F PI ⁇ QG , which is emitted through an area of the processing medium, the probability is that the carrier elements of the individual layers of the matrix or Lattice-shaped construction material in the area in which the layers running against each other can move, cover or overlap one another, low or extremely low.
  • a device such as a vacuum processing system for processing flexible matrix or grid-shaped substrates, the device having an unwinding module and a winding module for the flexible substrate, devices for processing and means for guiding the flexible substrate from the unwinding module to the winding module.
  • the flexible matrix or grid-shaped substrate to be processed has in particular a structure which results from a few linear and node-shaped carrier elements that run through it, and a remaining volume area that is located within the substrate and represents an empty space.
  • the vacuum processing system has a modular structure with a module between the unwinding and winding modules or several adjacent modules through which the flexible matrix or grid-shaped substrate, which is also referred to as winding material, is transported.
  • the residual gas pressure in a processing chamber or in a process room of the vacuum processing system should as a rule be below 10 "4 mbar, but must In any case, the process conditions are sufficient, so that it can also be smaller or larger than 10 "4 mbar. In machining processes, it can be significantly higher through the defined admission of a process gas.
  • vacuum processing units or process sources can be used as the processing medium, also referred to as processing or process sources, with which, on the one hand, surface processing steps such as pretreatment, cleaning, drying, surface activation and / or polymerisation of the substrate to be processed, and, on the other hand, coatings are carried out become.
  • Typical process sources in surface treatment are, for example, electron sources, ion sources or special laser devices in all their diversity.
  • Process sources are devices with which a physical or chemical coating is usually carried out. The physical coating is called physical vapor deposition (PVD) and the chemical coating is called chemical vapor deposition (CVD).
  • Typical sources are, for example, sputter sources, in particular magnetron sputter sources, vapor deposition, plasma physical vapor deposition or chemical vapor deposition sources (PVD or CVD sources), of which there are a large number of different types of units and devices .
  • PVD or CVD sources plasma physical vapor deposition or chemical vapor deposition sources
  • These process sources can also be used, with restrictions, for pretreatment, cleaning, drying, surface activation and / or polymerisation of the construction material.
  • thermal spraying under vacuum conditions thermal vacuum spraying being understood to mean all technically possible variants of thermal spraying that can be used under vacuum conditions.
  • the most common form is vacuum arc spraying.
  • One task in the vacuum processing of the matrix or grid-shaped construction materials already described is either to process the surfaces of the linear and node-shaped support elements, for example if the construction material is the starting material for further processing, or to coat them with one or more substances .
  • an enveloping coating of the linear and knot-shaped carrier elements with this substance or with these substances is provided, namely in the Shape that the matrix or grid shape of the coated construction material is retained, i.e. the free, interconnected partial volumes continue to exist in the carrier medium, but are reduced by the volume of the substance or substances enveloping the carrier elements.
  • the band-shaped construction material lie several times at a short distance from one another, for example in a meander shape, usable through the usable flow F or through the processing space or through the processing space in which the processing process with at least one Process source is effective to lead.
  • the effect of the energetic ions within the usable flow is almost the same, i.e. DI from equation (3) is a negligible quantity.
  • the deposition rate i.e. the amount of during the time interval in which a defined section / area of the material to be coated is located in the process space, for any section / area of a layer of the matrix or grid-like construction material is almost is the same size after the position has left the process space again.
  • the fact that the winding material, i.e. the construction material, moves back and forth through the process space closely spaced from one another ensures that relatively uniform processing is achieved after the matrix or grid-shaped construction material has finally left the process space.
  • This processing method can be implemented by guiding the material to be wound, i.e. the construction material, over appropriate pulleys so that it crosses the process space several times and the distance between the opposing layers of the construction material is as small as technically possible.
  • the process space in which, as already explained, a comparable intensity of action can be achieved, is often characterized in that its depth, which is to be understood as the length perpendicular to the belt plane or to the transport direction of the construction material, does not represent a great value, ie the exit expansion of the process space is relatively small. This fact is due to the mean free path of the particles causing the effect, i.e. the amount of a length that a particle (e.g. atom, molecule, ion or electron) travels on average in a given material before it collides with it in any form another particle comes.
  • a particle e.g. atom, molecule, ion or electron
  • This winding system and the process space are designed in such a way that the respective matrix or grid-shaped construction material used can withstand the thermal stress caused by a machining process and is not deformed or even destroyed outside of the permitted limits.
  • deflection rollers are equipped or connected with a cooling device in order to ensure that at least part of the energy introduced by machining the linear and node-shaped carrier elements can be dissipated again.
  • a further task in the vacuum processing of the matrix or grid-shaped construction materials already described is to fill the free spaces that are spanned by the linear and node-shaped carrier elements or by the linear and node-shaped carrier elements that have already been coated with a material, with a further material that is used for coating, to be filled in such a way that the free space area or the empty space of the band-shaped matrix or lattice-shaped construction material of this further material is filled up, whereby the filling procedure is to be understood in the sense of “bringing in” the material into the empty space of the matrix.
  • the further material introduced into the free space areas can be characterized in that it embodies a porous, usually an open, porous structure.
  • the winding material i.e. the construction material, is passed several times through the process space or through the usable flow Onutzbar within the process space, whose spreading field or the current that is emitted by the process source.
  • the winding material is thereby kung direction at an acute angle to the basic WIR of the River nu O tzbar pulled by its edit box.
  • the winding material is moved in a meandering manner through the processing field, so that both the winding material is moved in the direction of action of the flow into the acute angle and is pulled against it, with the winding material transport also running at the acute angle.
  • the effect which is to be regarded as an interaction, is characterized by a preferred direction.
  • This direction is called the basic flow direction or primary direction.
  • the main part of the interaction acts in the predetermined direction, effects also occur within an angular distribution, that is, the effect is distributed over different directions in space, so that one can speak of a scattering of the angular distribution of the effect.
  • the interaction represents an interaction between the energetic ions and the surface of the medium to be processed, such as the construction material, with the ions moving into a preferred move in a specific, predetermined direction. For example, collisions with neutral particles or interactions with similarly charged particles create an angular distribution of the moving ions, which is noticeable during surface treatment.
  • the movement of the particles of the material to be deposited likewise runs in a preferred, predetermined direction, which represents the basic flow direction for the coating process. In the case of coating processes, this direction is determined by the thermal conditions.
  • the flow On usable and its preferred direction always spreads from the energetically highest state, i.e. from the emitting surface of the processing medium or the process source through which the material to be separated, for example the material to be vaporized or the vaporized particles, the one in the bear processing instrument is / are generated, i.e. from the area that has the highest temperature to the energetically lowest state, i.e. into the area in which the lowest temperatures are present.
  • the substrate to be coated like the construction material, has the lowest energy state. Collisions with other neutral particles, for example with gas atoms, or, if present, with charged particles or with photons, create an angular distribution of the particles that are deposited on the surface of the substrate and thus in turn represent an angular distribution of the effect.
  • the porosity of the deposited layers even represents a very important requirement. It is therefore only important that the deposited Layer covers the free space area of the construction material, in the sense of a covering covering. It can therefore also be the case that the layer covering the free space area consists of several components which, in total, cause a complete covering of the free space area.
  • This layer does not have to completely envelop the carrier elements or the carrier elements already coated in an enveloping manner, but can, for example, build up on a partial area of the carrier elements, for example the inner edge of the linear carrier elements.
  • the construction material is guided once through the process space or through the processing field, which is generated by a process source.
  • the construction material is drawn through the processing field at an acute or very acute angle to the determining flow direction, as a result of which the material used for coating is deposited in particular on areas of the linear support elements, but also on areas of the nodular ones.
  • This coating process is carried out to the extent that the free space area of the construction material is completely covered by the material producing the layer, without a direct connection to an adjacent linear carrier element necessarily having to be carried out.
  • the matrix or grid-like construction material which was characterized by large areas of free space, is converted into a film-like material.
  • This resulting material can now be processed further using a conventional film processing technology from the prior art.
  • Such a covering of the free space areas of the matrix or lattice-shaped construction material usually serves the purpose of applying a layer consisting of on the top and / or bottom of the winding material in a further step, i.e. in a second and technologically different coating process from the first to be able to build up one or more materials using vacuum technology, i.e. by vacuum coating processes.
  • the covering layer helps to create a comprehensive coating, comparable to the coating of a film.
  • the second coating process also makes it possible also to fill the empty space of the matrix or grid-shaped construction material with the material or the materials deposited during this coating process.
  • a construction material or a film-like functional material is created that is surrounded by a compact, albeit usually porous, coating, which means that its external solid appearance is virtually indistinguishable or insignificant from a functional material in film form.
  • a functional film for example an electrode film for using the material as an electrode.
  • Fig. 1 a schematic representation of two different process sources according to the prior art
  • Fig. 2 an exemplary winding device according to the invention in a vacuum coating system for a matrix or grid-shaped construction material
  • FIG. 3 a further exemplary winding device according to the invention
  • FIG. 4a a winding system for a matrix or grid-shaped construction material
  • 5a to 5f a snapshot of the top view of a section of layers of the matrix or grid-like construction material moving over and against each other with an increasing number of layers
  • FIG. 8b a basic illustration of a processing, in particular a coating, by means of a winding system according to FIG. 4b,
  • FIGS. 11a to c exemplary configurations of vacuum processing systems with different process sources in different modules
  • FIG. 12 a basic illustration of a layer structure on the linear support elements of the matrix or grid-like construction material 18 in two Variants and
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of two different processing media 11 or process sources from the prior art, which should help to understand the terms processing instrument 11, field, current, flow, effect and intensity of action as well as the idioms of usable flow 13, the predetermined direction of action of the River, the principal direction in which the river spreads or the spread of the river to be defined in more detail.
  • FIG. 1 two different geometric shapes of the processing instruments 11 or process sources used in vacuum technology are shown schematically and in a generalized manner.
  • One machining instrument 11, shown schematically and in a generalized manner has a cylindrical design and the other has a cuboid design.
  • the processing instruments 11 can also have any other arbitrary shape.
  • the form shown schematically and in a generalized manner in FIG. 1 reflects the most frequently used designs of such devices. However, it is also not infrequently the case that other shapes, for example composite shapes consisting of cuboid and cylindrical elements, are used.
  • the processing instrument 11 represents the field relational It is an aggregate that emits electricity, ie it is the source by which the flow is generated.
  • the flow 13, the field or current of which is generated in the processing instrument 11 or a process source 11, runs from a surface into the free space of the vacuum chamber.
  • the spatial area in which the effect of the river 13 can be felt and can lead to a yield through interaction with the substrate to be coated is referred to as the usable expansion of the river.
  • This area 12, from which the flow 13 spreads, is highlighted in FIG. 1 and is referred to as the effect-emitting area 12. Its existence is due to the fact that a process source 11 does not represent a point size, but always a body with a three-dimensional, finite geometric extension, so that the effect is always emitted from a flat structure, i.e. a surface.
  • the effect that is caused by the flow represents a physical and / or chemical interaction process that acts on a solid, which is known as a substrate for the special application in vacuum technology, or in its near-surface area, whereby an effect or a Reaction is evoked.
  • the effect is always associated with an energetic influence on the substrate, i.e. energy is transferred. This part of the effect is therefore referred to as the energy input into the substrate.
  • An effect of a spreading river 13 can, for example, cause the cleaning of a substrate surface.
  • Activation processes can be brought about by individual effects on the substrate surface or in the area of the substrate close to the surface.
  • physical and / or chemical etching can also be carried out in this substrate area. be pulled.
  • the properties of the river 13 can in turn produce specially designed effects, such as oxidation processes or other chemical reactions, in the surface region or on the surface of the substrate.
  • the substrate surfaces can be coated with one or more materials.
  • the evaporation material of the coating process represents the flow and the layer deposited on the solid fractions of the substrate represents the special effect.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 represents the flexible substrate 18.
  • a usable flow 13 is that spatial extent 13 of the flow in which its effect on influencing a substrate can develop, i.e. physical and / or chemical effects or reactions with the substrate, i.e. on its surface or near its surface Area.
  • the spatial extent of the usable flow 13 is usually limited in such a way that the intensity has almost the same amount or an amount of the same order of magnitude at every point in the room. This limitation can be specified with the help of equation (3) and is therefore an arbitrary definition which, however, is a sensible measure from a technical point of view.
  • the length 15 of the extent of the delimited field of action, which is defined perpendicular to the flow exit surface 12, is referred to as the extent of the flow 15.
  • the flow 13 spreads in a preferred direction 16, which is determined by the process source 11 and by the flow exit area 12 and can be viewed as the primary direction 16 of the spread of the flow 13, ie the spread takes place in a fixed, predetermined direction that is determined by the Source and is predetermined by the flow exit area 12.
  • the effect of the flow 13 occurs when interacting with the surface of the solid elements of a substrate or their near-surface areas from this preferred direction 16, i.e. the primary direction 16. Due to scattering processes, reflections and similar processes, the effect can experience an angular distribution 17, which the The intensity of the effect can indeed weaken, but it does not destroy it. Interactive processes are therefore carried out, the effects of which are subject to an angular distribution 17.
  • FIG. 2 shows an exemplary winding device 1 according to the invention in a vacuum processing system for a matrix or grid-shaped construction material 18, which moves through a winding device 1, a so-called “roll-to-roll” system 1.
  • the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is moved in the winding direction 19 over two roller groups 20 and 21 or roller groups 20 and 21, consisting of several larger rollers 23 or larger rollers 23 and several smaller rollers 24 or smaller rollers 24.
  • This embodiment using larger rollers 23 and smaller rollers 24 is an example and can be adapted accordingly by a person skilled in the art; for reasons of space, for example, only smaller rollers 24 could be used.
  • the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 moves in a small distance 25 from one another, lying one above the other, in opposite directions to one another.
  • the length amount 25 marked by two opposite arrows pointing in opposite directions indicates the distance 25 between the top and bottom layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 conveyed in opposite directions.
  • the usable flow 13 of the processing instrument 11 i.e. all layers of the flexible substrate 18.
  • such a small distance between two adjacent and oppositely transported layers of the matrix or grid-like construction material 18 is in a range between approximately 1 mm and 10 mm, in particular this distance is 2.5 mm.
  • FIG. 2 The guidance of the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 over five smaller rolls 24 and three larger rolls 23 in the first roll group 20 and over four smaller rolls 24 and four larger rolls 23 in the second roll group 21 is shown in FIG. 2 by means of corresponding directional arrows shown on the matrix or grid-shaped construction material 18. It can be seen that, for example, a first (upper) layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported from the roller 24a of the first roller group 20 to the roller 24b of the second roller group 21 in a first transport direction 64.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over a small roller 24b, a large roller 23a and a small roller 24c in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is tight in a second layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 at a distance from the first layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 from the roller 24c of the second roller group 21 to the roller 24d of the first roller group 20 in a second transport direction 65.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over a small roller 24d and a large roller 23b in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 in a third layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is closely spaced from the second Position of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported from the large roller 23b of the first roller group 20 to a small roller 24e of the second roller group 21 again in the first transport direction 64.
  • the matrix or grid-like construction material 18 is deflected over a small roller 24e and a large roller 23c, so that the matrix or grid-like construction material 18 in a fourth layer of the matrix or grid-like construction material 18 is closely spaced from the third layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported again in the second transport direction 65 from the large roller 23c of the second roller group 21 to a small roller 24f of the first roller group 20.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the small roller 24f, a large roller 23d and a small roller 24g in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is in a fifth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 closely spaced from the fourth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 from the small roller 24g of the first roller group 20 to a large roller 23e of the second roller group 21 is transported again in the first transport direction 64.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23e and a small roller 24h in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 in a sixth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is closely spaced from the fifth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported again in the second transport direction 65 from the small roller 24h of the second roller group 21 to a small roller 24i of the first roller group 20. Subsequently, the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported directly or by means of further rollers, not shown, in the direction of a winding module 39, not shown, that the matrix or grid-shaped construction material onsmaterial 18 then takes up. In the example of FIG.
  • the unwinding module 38 is arranged, for example, in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is fed to the first small roll 24a directly or by means of further rolls, not shown.
  • This process of deflecting the matrix or grid-like construction material 18 and transporting it between the first roller group 20 and the second roller group 21 or vice versa is carried out six times in FIG. 2, so that the matrix or grid-like construction material 18 is closely spaced - that is moved in six layers relative to one another through the free area 26 in a process chamber or a process area.
  • a processing instrument 11 not shown in FIG. 2
  • a process source 11 in the direction of the six-layer guidance of the matrix-shaped or lattice-shaped construction material 18
  • an image results as it corresponds to the illustration in FIG. 5f.
  • the process source “sees” the matrix or grid-like construction material 18 as shown in FIG.
  • the winding device 1 does not necessarily have to be arranged horizontally, but it can also be arranged vertically or at an angle. If necessary, one should then no longer speak of layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 lying one above the other, but rather of layers lying next to one another.
  • processing instruments 11 can be used in the free area 26 both on a first side of the closely spaced, preferably parallel and opposing, layers of the matrix or grid-shaped construction material 18, for example above, and on a second side, such as below, for example matrix or grid-shaped construction material 18 are arranged.
  • the number of processing instruments 11 to be arranged in the free area 26 can also vary.
  • the winding system 1 is for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions or for coating processes that cause an enveloping coating of the linear and node-shaped support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18, as well as possibly with restrictions for coating processes that are used to fill the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18 are suitable.
  • FIG. 3 a further exemplary “roll-to-roll” system 2 is shown schematically, which satisfies the inventive subject matter.
  • This winding device 2 consists of three roller groups 20, 21 and 22.
  • the winding system 2 includes two free areas in a process chamber, namely first free area 27 and second free area 28, through which the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported back and forth several times.
  • the shielding plate 29, shown here by way of example only at one point, serves to prevent possible occurrences of an impact Effect of a flow F, which is shielded by the field or by the current that is generated in a machining instrument 11, in order to prevent rollers or rollers arranged behind the matrix or lattice-shaped construction material 18, which would be exposed to a direct effect, from this effect to protect.
  • the matrix or grid-like construction material 18 is guided back and forth several times both in the free areas 26 of FIG. 2 and in the first free area 27 and in the second free area 28 of FIG. 3.
  • the matrix-like or grid-like construction material 18 moves in opposite directions at a small distance 25 from one another, arranged one above the other.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is thus guided in FIG. 3 through the first free area 27 in a first direction, such as a first transport direction 64 ', and in a second transport direction 65', which is opposite to the first transport direction 64 ' .
  • first and third transport directions (64 ', 66) and the second and fourth transport directions (65', 67) which can be in a range between greater than 0 degrees and less than 180 degrees.
  • the angle is in particular in a range between 30 degrees and 150 degrees. In the example of FIG. 3, an angle of approximately 60 degrees is selected.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is first moved from the large roller 23a of the first roller group 20 through the first free area 27 to a large roller 23b of the third roller group 22 in a first transport direction 64 '.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is then deflected over the large roller 23b and transported from the third roller group 22 a first time through the free area 28 to a further large roller 23c of the second roller group 21 in a third transport direction 66.
  • the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23c and a small roller 24a and from the small roller 24a of the second roller group 21 a second time through the second free area 28 via the small roller 24b to a large roller 23d in the third roller group 22 transported in a fourth transport direction 67.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23d and the small roller 24c and from the third roller group 22 to a small roller 24d in the first roller group 20 a second time through the free area 27 in one second transport direction 65 'trans ported.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is then deflected over the small roller 24d, a large roller 23e and the small roller 24e and from the first roller group 20 to a small roller 24f in the third roller group 22 a third Once transported through the free area 27 again in the first transport direction 64 '.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24f, a large roller 23f and another large roller 23g and a small roller 24g and from the third roller group 22 to a small roller 24h in the second Roller group 21 transported a third time through the free area 28 again in the third transport direction 66 benefits.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24h, a large roller 23h and a small roller 24i and from the second roller group 21 to a small roller 24k in the third roller group 22 a fourth time the free area 28 is transported again in the fourth transport direction 67.
  • the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24k, a large roller 23i and a large roller 23k and a small roller 24I and from the third roller group 22 to a small roller 24m in the first roller group 20 transported a fourth time through the free area 27 again in the second transport direction 65 '.
  • the intended processing processes such as coating processes, for example, are completed and the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported to a winding module 39. In the example in FIG. 3, this transport takes place via the large rollers 23I, 23m, 23n and 23o.
  • the unwinding module 38 is arranged, for example, in such a way that the matrix or grid-like construction material 18 is fed to the first large roll 23a directly or by means of further rolls not shown.
  • the winding system 2 is also suitable for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions, but especially for coating processes that serve to fill the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18. If necessary, it can be used for coating processes to produce an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • FIG. 4 two further winding systems, namely “roll-to-roll” system 3 in FIG. 4a and “roll-to-roll” system 4 in FIG. 4b, are shown schematically.
  • Fig. 4a winding system 3 is shown, with which the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is moved in one layer through the roller system.
  • rollers 23 are arranged in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 8 is guided at an acute angle between three rollers in each case.
  • the angle is ⁇
  • a “roll-to-roll” system 4 which consists of two groups of rolls 20, 21, is shown schematically in FIG. 4b.
  • the winding system 4 enables four free areas, twice each free area 27 and twice free area 28, through which the flexible substrate 18 or the matrix or grid-like construction material 18 is conveyed back and forth once.
  • the matrix or grid-like construction material 18 thus moves in two layers in opposite directions through the free areas 27 and 28.
  • the angle that is spanned between the layers of the matrix or grid-like construction material 18 is again extremely acute. In many applications this angle is ⁇ 10 °.
  • the winding systems 3 and 4 in FIGS. 4a and 4b are suitable for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions, but especially for coating processes that cover the free spaces of the matrix or grid-like construction material18.
  • the extremely acute angle which is spanned between three rollers 23 in FIG. 4a or between the layers in FIG. 4b, causes a relatively thin layer to form on sections, for example on an edge, of the linear and knot-shaped sections during a coating process
  • Carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 builds up when the primary direction 16 of the particles of the coating material emitted by a machining instrument 11 represents one leg of the acute angle and the moving matrix or grid-shaped construction material 18 represents the other leg.
  • FIG. 5 the increase in the proportion of solids due to the covering of the individual layers of the matrix-like or lattice-like construction material 18 is shown schematically.
  • Fig. 5a the detail of a layer of a fabric, which in the figure illustrates a large-meshed plain weave and corresponds to the matrix or grid-shaped construction material 18, is shown schematically.
  • 5b illustrates the snapshot when two such layers, FIG. 5c when three layers, FIG. 5d when four layers, FIG. 5e when five layers and FIG. 5f when six layers are arranged one above the other. It can be clearly seen that the more layers are on top of each other, the more the field of vision is filled with solid surface fractions of the carrier elements when viewing the top or bottom of the matrix or grid-like construction material.
  • the surface treatment processes carried out on the solid components of the winding material can, because of the layering of the matrix or grid structure material 18 in the spatial domain of the unfolded by the machining tool 11 useable flow Usable b ar in which can achieve the desired effect, there is significantly more solid material than when a single layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported through this area.
  • Fig. 6 is by means of the arrangement 5, the core of which is the winding system 1 from FIG. 2, the influencing of a matrix or grid-shaped construction material as 18, which moves through the winding system 1, shown schematically and generalized nert.
  • the triggers for influencing the matrix or lattice-shaped construction material 18 are two processing instruments 11 in FIG. 6, which serve as a source for the expansion of the flow 30 into an open area 26 which is located between the roller system 20 and 21.
  • One of the two processing instruments 11 is above the top layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 in the free area 26 and the second is below half of the lowermost layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is arranged.
  • the expansion of the flow 30 runs from the flow exit surface 12 of the machining instrument 11 in the direction of the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • the forbidden zone 14 and the area of the usable flow 13 are penetrated by the flow 30. Since the extent of the area traversed by the flow 30 is characterized by its primary direction 16 (see FIG. 1), the effect on those solid components of the layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 that can be freely hit by the flow occurs. Furthermore, there is a high probability that the effect will be angularly distributed in the
  • two processing instruments 11, which are shown schematically and abstractly in the representation in FIG. 1, is intended to reflect the technically and practically real possibility, that is, the real possibility that the influencing of the matrix or grid-shaped construction material 18 is, for example, in the form of processing can be realized from two principally qualitatively different directions, namely both above and below the layered conveyed matrix or grid-shaped construction material 18.
  • top and bottom it is meant that in principle there are two opposite sides in which the matrix-like or grid-like construction material 18 expands flat.
  • the processing instruments 11, which are used as the source of the flow producing an effect can be used. be arranged.
  • the design form of the processing instruments 11 used, from which primary direction 16 and at what angle the processing instruments 11 their fields or Sending streams and how large their number is depends on quite a few different conditions and parameters. These include, among other things, structural conditions, requirements of the specially feeding machining process, the machining intensity, the prevention of mutual influencing of neighboring machining media and a few other conditions and parameters.
  • the arrangement 5, which is shown in Fig. 6, can be used for surface treatment processes, such as cleaning, etching, chemical reaction processes, for example oxidation, nitriding or polymerization, of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which represents the winding material.
  • surface treatment processes such as cleaning, etching, chemical reaction processes, for example oxidation, nitriding or polymerization, of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which represents the winding material.
  • Such processing media 11 or processing instruments 11 are devices for cathode sputtering, such as planar magnetrons, tubular magnetrons or sputter ion sources, or thermal evaporation units, such as resistance evaporators, electron beam evaporators, arc evaporators or an arc evaporation device, laser evaporator and a few more.
  • thermal evaporation units such as resistance evaporators, electron beam evaporators, arc evaporators or an arc evaporation device, laser evaporator and a few more.
  • an appropriate working pressure must be selected, which is generally in the range between 1 ⁇ 10 3 mbar and 5 ⁇ 10 2 mbar.
  • processing instruments 11 which can only transmit their field or their current from below to above. Others, in turn, offer the technical possibility of being able to send the field in all spatial directions. These device-specific conditions must be taken into account when arranging the units.
  • the core element of the arrangement 6, which is shown in FIG. 7, is again the winding device 1 from FIG. 2. With the aid of FIG. te the influencing of the matrix or grid-shaped construction material 18 are pointed out.
  • the influencing of the matrix-shaped or lattice-shaped construction material 18 can be carried out at very special, fixed angles 31, for example the angle a.
  • the angle a i.e. the angle 31 that is formed between the preferred direction 16 of the flow, i.e. the primary direction 16, and the amount of the movement direction 32 of the stack of layers of the matrix or lattice-shaped construction material 18, it is essential to ensure that the matrix or grid-shaped construction material 18 moves within the range of the usable flow 13. Care must therefore be taken very conscientiously that the matrix or grid-shaped construction material 18 does not come into contact with the area of the forbidden zone 14.
  • the effect, the causal source of which is the processing instrument 11 is influenced by a second effect, which is therefore to be referred to as a secondary effect can be and is to be understood as an influencing effect.
  • a second processing instrument 33 which is to be referred to as an effect influencing instrument 33, is used as the causal source for the secondary effect.
  • This source emits a second field or a second current, the flow 34 of which, that is to say a second flow 34, also produces an effect.
  • this second flow 34 also emerges from a flow exit area of the effect influencing instrument 33.
  • This emitted special flow 34 is that it interacts with the flow 13, the causal source of which is the processing instrument 11 and is emitted through its flow exit surface 12, on the surface or in the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18, however, neither brings about the effect nor the reaction that is to be achieved as an influence, i.e. as a processing. That is, the secondary effect does not make any direct or direct contribution to influencing the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • the secondary effect calls on the basis of the interaction with the flow, which the machining instrument 11 emits, only influences this effect, the effect of the effect on the surface or in the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • the interaction can lead to the intensity of the effect increasing, remaining the same or decreasing. It is dependent on the parameters of the effect influencing instrument 33 and the associated flow 34. However, the interaction between the two flows 13 and 34 always leads to the surface or the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18 influencing effect experiences a further additional orientation. In general, a new angular distribution arises from the preferred direction 16 with its angular distribution 17 as a function of the second flow 34 with its angular distribution 36.
  • the secondary direction 35 can dominate or even completely cover the primary direction 16 in the new angular distribution.
  • the effect can be brought into the interior of the stack of layers, so to speak, into the free areas of the layers of the matrix or lattice-shaped construction material 18 moving in a meandering manner against one another, and the solid components in the layers can be influenced, whereby a correspondingly effective Processing of the matrix or grid-shaped construction material 18 is achieved.
  • the flow is a particle flow and the effect is a layer structure
  • the coating components ie the particles that are to be deposited, even if they can penetrate into the free spaces of the meandering layers of the wound material, can only be deposited at the points where this is also possible.
  • the deposition or binding of the separated particles can only take place on solid components.
  • these are the line-shaped or node-shaped carrier elements of the matrix-shaped or grid-shaped construction material 18, which can also already be coated in an enveloping manner. This means that only this proportion of the particles produced for the coating contributes to the coating effect. All other particles are virtually lost.
  • the processing instruments 11 are arranged above the meandering ge against each other moving layers of the matrix or grid-shaped Konstrukomsma material 18. However, they could just as well be arranged below.
  • the linear carrier elements with or without an enveloping coating, but also the remaining carrier elements with or without an enveloping coating are to be coated with one or more materials, namely in such a way that the free space areas of the matrix or grid-shaped construction material 18 are covered, without having to strive for a volume-covering filling with the substances used for coating, then arrangements 7, as shown in Fig. 8, namely in Fig. 8a arrangements 7a and in Fig. 8b arrangements 7b schematically and abstractly, can be used .
  • these figures are illustrations, that is, they are simply used to illustrate the coating principle. Which and how many coating units, how and in which arrangement are deployed and used, ultimately depends on the respective conditions. Such conditions are, for example, the size of the space available for the installation of the units, the prevention of mutual interference, the material properties of the matrix or grid-like construction material 18 to be coated and others.
  • the carrier elements or the enveloping coated carrier elements are coated with the principles sketched in FIG. 8. If the coating process is carried out sufficiently intensively, a thin layer is formed, which extends to the next Support element can range, wherein a contact or connection with the support element does not necessarily have to develop. However, this expansion of the layer produces a surface-covering effect, that is, the free spaces that span between the carrier elements or enveloping coated carrier elements are covered by this layer without creating a volume-filling situation. However, a covering veil is formed. In this case, the constellation can certainly arise that several covering layers are formed which in their entirety cover the free space and thus cause the free space area to be completely covered.
  • Such a method is always used when a layer structure is to take place above and / or below the matrix or grid-shaped construction material 18. This can then be realized afterwards using a conventional coating process.
  • FIG. 9 an arrangement 8 is shown schematically and abstractly, which reflects the method of the layer structure of a matrix or grid-shaped construction material as 18 in the form of an illustration.
  • the arrangement 8 is divided into two parts.
  • the first sub-assembly 37a is used, as the assembly 7a in Fig. 8 demonstrates, the closure of the free spaces of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which is used as a flexible substrate 18, with the material to be coated in the form of a coating.
  • the second sub-arrangement 37b corresponds to a conventional coating structure with processing instruments 11 in order to be able to coat the upper and / or lower side with one or more substances in a vacuum on the basis of the technology of conventional film processing.
  • the vacuum processing system 9 has a modular structure and consists of an unwinding module 38, a processing module 40 and a winding module 39.
  • Each module has a pump nozzle 41, which enables pumping via a respective pumping system 42, which can consist of various combinations of the components valves, high vacuum and backing pumps , which enables individual chambers or modules.
  • the neighboring modules are each connected via a common opening, which must be sealed to the outside, i.e. to the atmospheric pressure range. As a result, there are no locks integrated between the individual modules, so that the chamber system can also be evacuated with the aid of just one pump system, consisting of a vacuum pump pipe feed, valve, backing pump and high vacuum pump.
  • FIG. 10a four machining instruments 11 are built into the machining module 40 of the vacuum machining system 9 by way of example.
  • these aggregates are ion sources 11 which emit linearly accelerated energetic ions for processing the surfaces of the solid components of the meandering matrix or grid-like construction material 18.
  • FIGS. 10b and 10c two processing instruments 11 are used in the processing modules 40 of the vacuum processing system 9 by way of example.
  • these aggregates are cathode sputtering devices 11, that is, in Fig. 10b each is a planar magnetron 11 and in Fig. 10c each is a tubular magnetron 11, with the aid of which above and below the meandering matrix or lattice-shaped construction material 18 a coating process is carried out.
  • This arrangement is used to achieve an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18. Further necessary conditions for this process which effects an enveloping coating, such as the parameters of the working pressure, must be set and adapted to the process requirements.
  • FIG. 10 is intended to reflect the variability of the processing options which are possible with the aid of the winding devices according to the invention, here as a representative the arrangement 1 from FIG. 2, for matrix or grid-shaped construction materials 18.
  • FIG. 11 various system configurations 10a, 10b and 10c, which without exception represent “roll-to-roll” vacuum processing systems, are presented, in which the principle of effective processing of matrix or grid-shaped construction materials 18 is presented. All systems have an unwinding module 38 and a winding module 39. All modules can be evacuated separately, since each module has a pump nozzle 41 to which a pumping system 42 adapted to the specific function is connected.
  • FIG. 11a a “roll-to-roll” vacuum processing system 10a for the internal filling of the free spaces of a matrix or grid-like construction material 18 with a coating material is shown schematically and in abstract form.
  • the first processing step takes place in module 43 stat.
  • This step embodies ion processing.
  • ion sources 11 By using ion sources 11, the surface of the solid components of the matrix or grid-like construction material 18 is processed with energetic ions. An activation process can take place at the same time.
  • a working pressure in the range between 1 ⁇ 10 04 mbar and 8 ⁇ 10 04 mbar must be able to be set in this module.
  • only one pressure value is required in the unwinding module 38 which is in the range of 10 01 mbar or even higher, ie the pressure difference between the unwinding module 38 and module 43 is extremely large.
  • the lock chamber 51 contains roller locks and produces an extremely high level of tightness. As a result, even with large pressure differences, it is possible to largely prevent a disruptive gas exchange from developing from the unwinding module 38 to the module 43.
  • the winding device for the transport of the matrix or grid-shaped construction material 18 in the module 43 corresponds to the winding device 1, which is shown cally in FIG.
  • the construction material 18 in the form of a matrix or lattice can be moved in a meandering manner past the four ion sources 11 used by way of example, that is, two above and two below the stack of layers.
  • a lock chamber 52 In order to avoid gas exchange between module 44 and module 43 as far as possible, a lock chamber 52, this time, for example, a slit lock, has again been installed between these two chambers.
  • the difference in the working pressure ranges between the two modules is less than that between module 43 and unwind module 38.
  • the use of a ner gap lock 52, as shown in Fig. 11a between the modules 43 and 44 is Darge, sufficient for many applications.
  • a winding device 1 which is shown schematically in FIG. 2, is also installed in module 44.
  • Vacuum arc spray devices 11 are installed in module 45 as processing instruments 11. With the help of these units, the free spaces that are spanned by the line and node-shaped support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 that have been coated in the module 44 to be enveloping, are filled with a material.
  • the matrix or grid-like construction material 18 is trans ported over the winding device 2 from FIG.
  • this winding device 2 which consists of three groups of rollers 20, 21 and 22, two layer packages are formed, in which the matrix or grid-like construction material 18 moves in a meandering manner on the processing media.
  • a vacuum arc spray device 11 is arranged on each side of the layer, with the aid of which the coating process for filling the free spaces is to take place.
  • a further preferred direction for a portion of the generated particle flow is generated, which is referred to as the secondary direction .
  • the secondary direction Due to further interaction processes occurring in the vicinity of the surface of the matrix or lattice-shaped construction material 18, the generated particles also experience angular distributions. On the basis of these interaction processes occurring during the coating process, the free spaces are filled with the coating material which is sprayed by the vacuum arc spraying devices 11.
  • the working pressure for vacuum arc spraying is between 10 +02 mbar and 10 +03 mbar, i.e.
  • a “roll-to-roll” vacuum processing system 10 for coating the top and bottom of a matrix or grid-shaped construction material 18 is shown schematically in FIG. 11b.
  • module 46 with the aid of the winding device 7a, as shown schematically in FIG Covering the free space areas of the matrix or grid-shaped construction material 18 is achieved without having to achieve a volume-covering filling with the substances used for coating. If the coating process is carried out sufficiently intensively, a layer is formed, the extent of which can extend to the next carrier element. This expansion of the layer represents a surface-covering object. This means that the free spaces that span between the carrier elements or the enveloping coated carrier elements are covered by this building-up layer. Since this coating process often requires a large amount of coating material, it makes sense to carry out this process to arrange several modules of the module 46 type one behind the other before, for example, module 47 is integrated.
  • tubular magnetrons 11 used which the material to be deposited in each case at the acute angle that of the moving matrix or grid-shaped construction material 18 through three pulleys, for example by the left upper pulley 53, the lower left pulley 54 and the upper right adjacent pulley 55 is strained, deposited into it or released or sputtered off.
  • Fig. 11b five tubular magnetrons are shown schematically by way of example. The magnetrons are arranged in such a way that the movement of the particles of the material to be sputtered is preferably almost in the plane that is spanned by the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • the linear support elements are coated, namely in the form that a layer extends in the direction from which the particles come from the machining instrument 11, i.e. from the Tubular magnetron, impinge, builds on the solid elements.
  • this correspondingly thinly grown layer the possible thickness of which is, as it were, predetermined by the width of the carrier elements, can also have a relatively strongly pronounced porous structure. If the coating process is carried out sufficiently intensively, the layer that forms gradually begins to close the free space that is spanned by the linear carrier elements.
  • the working pressure in this module is, for example, in the range from 1 * 10 03 mbar to approximately 5 ⁇ 10 01 mbar.
  • module 47 the free spaces that span between the carrier elements are coated with the same or with a further material.
  • This material is evaporated with the aid of an electron beam evaporation device 11, as a result of which the evaporation particles of the material that are produced penetrate into the matrix or grid-like construction material 18 coated with a thin layer or even coat it to a small extent.
  • the probability that the steam flow 59 can completely penetrate the meandering moving matrix or grid-shaped construction material 18 is extremely low, not to say it is close to zero.
  • the winding device 1 from FIG. 2 is again used as the transport system for the winding material, which executes a meandering movement of the matrix or grid-shaped construction material 18 in opposite directions, so that it is possible with the electron beam evaporation device 11 to clear the free spaces of the matrix or To fill lattice-shaped construction material 18.
  • the electron beam evaporation device 11 is arranged only below the stack of layers because the electron beam is shot into a crucible in which the coating material is located and the coating material is evaporated out of the crucible.
  • the crucible thus represents the actual source. All additional units, for example hollow cathodes, with whose plasma the vaporization cloud is activated, are not shown.
  • the working pressure range in which the electron beam evaporation device 11 operates is between 10 05 mbar and 10 01 mbar.
  • a lock chamber 51 as shown schematically in FIG. 10b, or other connecting devices, such as roller locks or slit locks.
  • a coating process is carried out in module 48 which is equivalent to conventional film coating.
  • Each side of the matrix or grid-shaped construction material 18 is coated on a large coating roller 56.
  • the material to be deposited is evaporated with electron beam evaporation devices 11, as a result of which a layer consisting of the evaporated material is built up on both sides of the matrix or lattice-shaped construction material 18.
  • the working pressure range in module 48 is again between 10 05 mbar and 10 01 mbar, but generally corresponds to that which prevails in module 47 when the same material is evaporated. For this reason, it is not necessary to install a connecting device that performs a lock function between module 47 and module 48. At best, a slit sluice could possibly be necessary.
  • the pressure value in the winding module 39 has a high value compared to module 48, it is advisable, as shown in FIG. 10b, to install a lock chamber 51 in order to obtain a clean separation between module 48 and winding module 39. If the pressure value in the winding module 39 corresponds approximately to that of the module 48, then other connecting devices, such as, for example, gap locks, are sufficient.
  • the “roll-to-roll” vacuum processing system 10 which is shown schematically in FIG. 11c, can be used.
  • Arc thermal spray technology enables deposition rates that meet this requirement.
  • the layer that is created by this coating process is rather roughly structured compared to other vacuum coating processes, whereby the dimensions of the structural elements that are formed during the coating process can be up to 10 ⁇ m.
  • the advantage of this coating technology is that the free spaces can be closed comparatively quickly.
  • the matrix or grid-like construction material 18 is guided in module 49 over a winding device 4, as it is used in FIG. 4b.
  • the working pressure for the vacuum-arc spraying is between 10 +02 mbar and 10 +03 mbar and is thus compared with other vacuum deposition process, a very high range. Since the working pressure mbar and in the module 50 is generally in the range between 10 05 10 01 mbar, for this reason it is advisable to install a lock chamber 52 as a roller lock between module 49 and module 50, which can be pumped out separately. If a correspondingly large gas throughput becomes necessary in both chambers, it nevertheless proves to be necessary in most applications to install a lock chamber as a slit lock, as shown in FIG. 11c.
  • module 50 When installing a roller lock as a lock chamber 52, various coating methods can then be used in module 50, which are also used for film coating.
  • FIG. 11 c both sides of the matrix or grid-like construction material 18 are coated with the aid of tubular magnetrons 11.
  • FIG. 12 a basic illustration of a layer structure on the linear support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 is shown in two variants.
  • the matrix or lattice-shaped construction material 18 is shown alone, which in the example consists of so-called weft threads 60 and warp threads 61, from which a fabric, which represents a form of the construction material, is made up.
  • the middle part of FIG. 12 shows an action taking place from one side of the matrix or lattice-shaped construction material 18 by a machining instrument 11 (not shown).
  • the primary direction 16 of the machining instrument 11 is shown.
  • the middle part of FIG a growing out of the layers in a sequence from top to bottom.
  • the material to be coated begins to build up or attach to the linear carrier elements, which here correspond to a weft thread 60, of the matrix or grid-shaped construction material 18. If the coating time is sufficiently long, the entire three-dimensional free space that is spanned by the linear and node-shaped carrier elements is covered or covered over, but the free volumes are not filled.
  • the layer 62 begins to grow initially on a linear carrier element. This growth of the layer 62 is continued, for example, until the three-dimensional free spaces (for example meshes in the case of woven fabrics) are increasingly covered. In the lower part of the middle illustration, the growth has progressed in such a way that the layer 62 extends over the next linear carrier element of the matrix or grid-shaped construction material 18 without having to have contact with this further carrier element. In the meantime, a separate layer 62 has formed on this further carrier element. As can be seen in the lower part of the central illustration in FIG. there is an overlap 63 of the layers 62 and thus an overlap of the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18. In the right part of FIG - working instruments 11 shown.
  • a preferred direction 16 of the two processing instruments 11 is shown, for example from above and from below the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • the structure of the layer 62 forming on the linear support elements is again shown in its course from top to bottom.
  • two layers 62 are formed on each linear carrier element, which here in turn corresponds to a weft thread 60. After the growth of the layers 62 has progressed accordingly, an overlap 63 also occurs in this second variant.
  • Such a layer structure with a cover 63 can be achieved, for example, with the arrangements according to FIGS. 2, 3 and 8.
  • a matrix-like or lattice-like construction material 18 covered in this way can subsequently be further processed or coated in a manner comparable to a film by means of methods known from the prior art.
  • FIG. 13 shows a basic illustration of the filling of the free spaces of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which in the example consists of so-called weft threads 60 and warp threads 61.
  • the free spaces are thus the areas between the weft threads 60 and the warp threads 61.
  • Such a filling of free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18 can be achieved, for example, with the arrangements according to FIG.
  • a first processing instrument 11 is responsible for the actual effect, that is to say the material deposition.
  • the second processing instrument 11, which bears the reference number 33 in FIG. 7, is intended to produce a second effect or a secondary effect through its secondary flow 34 oriented in a secondary direction 35, which increases the usable flow 13, i.e. the Particles emitted by the processing instrument 11 influence their deposition on the matrix or grid-shaped construction material 18.
  • This influencing has the effect that the emitted particles of the machining instrument 11 can successively fill the free space that the line-shaped and node-shaped carrier elements of the matrix or lattice-shaped construction material 18 used as an example in FIG.
  • Impact influencing instrument impact influencing instrument; second processing instrument; Gas nozzle Secondary flow; second river; flow
  • Variant coating module using vacuum arc spraying devices
  • roller lock Sluice chamber roller lock Sluice chamber, slit sluice upper left deflecting roller lower left deflecting roller upper right next to it deflecting roller large coating drum roller sluice gap sluice steam flow weft threads warp threads layer overlap, 64 'first transport direction, 65' second transport direction third transport direction fourth transport direction

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Abstract

The problem addressed by the invention, which relates to a method for processing flexible substrates (18) and to a vacuum processing system for carrying out the method for processing flexible substrates (18), is that of providing a solution which enables reliable and uniform processing resulting in a sufficient quality. Said problem is solved by the method in that the flexible substrate (18) is a flexible matrix-shaped or lattice-shaped construction material, a first layer of the flexible substrate (18) is transported in a first transport direction (64), and at least one second layer of the flexible substrate (18) is transported in parallel with and closely spaced apart from the first layer in an opposite, second transport direction (65) through a free region (26) in the process region which can be evacuated, wherein at least one usable flow (13) of at least one processing medium (11) penetrates the first and the second layer of the flexible substrate (18) simultaneously while they are transported through the free region (26) in a contradirectional manner. The problem is solved by the arrangement in that a roller group (20) and roller group (21) are arranged, in that a plurality of smaller rollers (24) and a plurality of larger rollers (23) are arranged in each roller group (20, 21) for deflecting the flexible substrate (18), in that a free region (26) comprising a processing medium (11) is arranged between the roller group (20) and the roller group (21), through which free region the flexible substrate (18) is transported in a contradirectional manner and without directional change, and in that at least two closely spaced apart layers of the flexible substrate (18) are transported in a contradirectional manner in transport direction (64) and in transport direction (65).

Description

Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate, bei welchem ein flexibles Substrat zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage bewegt wird.Method for processing flexible substrates and vacuum processing system for implementing the method The invention relates to a method for processing flexible substrates in which a flexible substrate is moved through an evacuable process area of a vacuum processing system for processing with a processing instrument.
Die Erfindung betrifft auch eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate, wobei die Vakuumbearbeitungsan- läge mindestens ein Abwickelmodul, ein Aufwickelmodul und einen zwischen diesen Modulen angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbeitungsinstrument oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten aufweist. The invention also relates to a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, the vacuum processing system having at least one unwinding module, a winding module and an evacuable process area with a processing instrument or several processing instruments arranged between these modules.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Zusammenwirken einer Vakuumbearbeitungsanlage und ihrer Optimierung zum Bearbeiten flexibler folienartiger Substrate, wobei sich diese durch einen sehr hohen Anteil an freiem offenem Volumen auszeichnen. The invention relates in particular to the interaction of a vacuum processing system and its optimization for processing flexible film-like substrates, these being characterized by a very high proportion of free open volume.
Flexible Substrate in einer sogenannten Bandform bzw. bandförmige Substrate können aus den vielfältigsten Materialien, wie beispielsweise Kunststoffe, Metalle, Papier und Textilien, bestehen. Derartige flexible bandförmige Substrate sind übli- cherweise auf eine Rolle, auch Coil genannt, aufgewickelt und werden deshalb als Wickel oder als Spule bezeichnet. Für die Bearbeitung werden die flexiblen bandförmigen Substrate von einem ersten Wickel, der auf einer Abwickelvorrichtung bzw. einem Abwickelmodul gelagert ist, abgewickelt, im evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage, welcher einen oder mehrere zusammenhängen- de Module umfassen kann, bearbeitet und danach auf einer anderen Rolle, die auf einer Aufwickelvorrichtung bzw. einem Aufwickelmodul gelagert ist, wieder aufgewickelt. Flexible substrates in a so-called band shape or band-shaped substrates can consist of a wide variety of materials, such as, for example, plastics, metals, paper and textiles. Such flexible strip-shaped substrates are usually wound onto a roll, also called a coil, and are therefore referred to as a winding or a coil. For processing, the flexible strip-shaped substrates are unwound from a first reel, which is stored on an unwinding device or an unwinding module, processed in the evacuable process area of a vacuum processing system, which can include one or more connected modules, and then on another roll , which is mounted on a winding device or a winding module, wound up again.
Eine solche Vorrichtung wird in ihrer Gesamtheit als „Rolle-zu-Rolle“-System oder als „Rolle-zu-Rolle“-Wickelvorrichtung oder als „Rolle-zu-Rolle“-Bandanlage be- zeichnet. Wird das System in der Vakuumtechnik eingesetzt, wird von modularen „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlagen gesprochen. Werden in den modula- ren Prozessbereichen der „Rolle-zu-Rolle“-Anlage Beschichtungsprozesse ausgeführt, so wird von „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbeschichtungsanlagen gesprochen.Such a device is referred to in its entirety as a “roll-to-roll” system or as a “roll-to-roll” winding device or as a “roll-to-roll” belt system. If the system is used in vacuum technology, it is referred to as modular "roll-to-roll" vacuum processing systems. Are in the modular If coating processes are carried out in the process areas of the “roll-to-roll” system, we speak of “roll-to-roll” vacuum coating systems.
In der Regel sind zur Bearbeitung eines flexiblen Substrats in Bandform mehrere verschiedene Bearbeitungsschritte erforderlich. Dabei können sich die durch die jeweiligen physikalischen und/oder chemischen Prozessbedingungen in einem Bearbeitungsbereich ergebenden Anforderungen von Modul zu Modul der Vakuumbearbeitungsanlage völlig voneinander unterscheiden. As a rule, several different processing steps are required to process a flexible substrate in tape form. The requirements resulting from the respective physical and / or chemical process conditions in a processing area can differ completely from module to module of the vacuum processing system.
Physikalische und/oder chemische Prozessbedingungen sind insbesondere Druck, Temperatur, Menge des Gasdurchflusses, Art und Zusammensetzung des Gases im Bearbeitungsbereich des flexiblen Substrats sowie die physikalische bezie hungsweise chemische Wirkungsweise der Bearbeitungsmedien, auch Bearbei tungsinstrumente oder Bearbeitungswerkzeuge oder Bearbeitungsaggregate ge nannt, die zur Bearbeitung des Bandmaterials, meistens zur Bearbeitung oder der Beschichtung seiner Oberflächen, eingesetzt werden. Aus diesen Prozessanforderungen beziehungsweise Prozessbedingungen leitet sich auch die Notwendigkeit ab, einen modularen Aufbau der „Rolle-zu-Rolle“- Vakuumbeschichtungsanlage anzuwenden. Physical and / or chemical process conditions are in particular pressure, temperature, amount of gas flow, type and composition of the gas in the processing area of the flexible substrate and the physical or chemical mode of action of the processing media, including processing instruments or processing tools or processing units, which are used to process the Belt material, mostly for processing or coating its surfaces, are used. The necessity to use a modular structure of the “roll-to-roll” vacuum coating system is derived from these process requirements or process conditions.
Für eine modular aufgebaute Vakuumbearbeitungsanlage existieren wirkungsvolle Methoden, einen Druckausgleich oder einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Modulen bzw. Kammern der Vakuumbearbeitungsanlage praktisch zu unterbinden. Deshalb besteht für viele Anwendungsfälle die Forderung, als Verbindungsvorrich tungen zwischen den einzelnen Modulen bzw. Kammern, auch Abwickelvorrichtung und Aufwickelvorrichtung werden in diesem Bezugsrahmen als Module angesehen, Vorrichtungen mit Schleusenfunktion einzubauen, die einen Druckausgleich und/oder einen Gasaustausch weitestgehend unterbinden, den Transport des flexiblen bandförmigen Substrats jedoch ermöglichen. Ein Gasaustausch oder ein Druckausgleich zwischen benachbarten Räumen wie den Modulen bzw. Kammern wird dadurch nicht vollkommen unterbunden, aber erheblich eingeschränkt, in der Regel sogar dem Gänzlichen nahekommend minimiert. For a modular vacuum processing system, there are effective methods of practically preventing pressure equalization or gas exchange between the individual modules or chambers of the vacuum processing system. Therefore, there is a requirement for many applications, as connection devices between the individual modules or chambers, also unwinding device and winding device are viewed in this frame of reference as modules, to install devices with lock function that largely prevent pressure equalization and / or gas exchange, the transport of the however, allow flexible tape-shaped substrate. A gas exchange or a pressure equalization between neighboring rooms such as the modules or chambers is not completely prevented, but is considerably restricted, and usually even minimized to a close degree.
Schleusen, die einen Druckausgleich oder einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Modulen oder Kammern oder Kammersektionen möglichst unterbinden, können als Schleusenbaugruppen oder als sogenannte Schleusenkammern in modular aufgebauten Vakuumbeschichtungsanlagen eingesetzt werden. Locks that prevent pressure equalization or gas exchange between the individual modules or chambers or chamber sections as far as possible, can be used as lock assemblies or as so-called lock chambers in modular vacuum coating systems.
Eine Schleusenbaugruppe verkörpert sogenannte Rollschleusen. Bei Rollschleusen werden zwei Walzen mit einer voreingestellten Kraft aufeinandergedrückt. Die Wal- zen drehen sich in entgegengesetzter Richtung und werden meist nicht angetrieben. Vorteilhaft ist es, wenn die Walzen für ihre Drehbewegung eine zusätzliche unterstützende Kraft erfahren. Die Walzen sind in eine Einhausung eingefügt, die nur zwischen den Walzen einen Verbindungsweg zwischen den beiden benachbarten Kammern einer Vakuumbearbeitungsanlage ermöglichen. Derartige Walzen sind in der Regel mit einem Material beschichtet, das verhindert, dass die Oberfläche des flexiblen bandförmigen Substrats nicht beziehungsweise nicht signifikant beeinflusst wird. A lock assembly embodies so-called roller locks. With roller locks, two rollers are pressed against each other with a preset force. The rollers rotate in the opposite direction and are usually not driven. It is advantageous if the rollers experience an additional supporting force for their rotary movement. The rollers are inserted into a housing that only allows a connection path between the two adjacent chambers of a vacuum processing system between the rollers. Rollers of this type are usually coated with a material which prevents the surface of the flexible strip-shaped substrate from being influenced or not being influenced significantly.
In der WO 001999050472 A1 ist eine Schleusenbaugruppe bekannt, welche als eine Walzenschleuse bezeichnet wird und in einer ersten Ausführungsform aus zwei Walzen besteht. In dieser Anordnung sind eine erste und eine zweite Walze vorgespannt angeordnet, um einen Anpressdruck zwischen den beiden Walzen zu erzeugen, wodurch eine sehr gute Dichtigkeit zwischen den beiden angrenzenden Kammern, in deren Verbindungsbereich das Schleusenwalzenpaar integriert ist, erzielt wird. Im Bereich der Wandungen sind Abdichtungsbauteile angeordnet, wobei die Seite dieser Bauteile, die der jeweiligen Walze gegenübersteht, eine zylindrische Form besitzt. Vorgesehen ist es, dass der Spalt so gering wie technisch und technologisch möglich gehalten wird, damit Druckausgleich und Gasaustausch möglichst nahezu vollständig unterbunden werden können. In WO 001999050472 A1, a lock assembly is known which is referred to as a roller lock and, in a first embodiment, consists of two rollers. In this arrangement, a first and a second roller are arranged pretensioned in order to generate a contact pressure between the two rollers, whereby a very good seal between the two adjacent chambers, in the connecting area of which the lock roller pair is integrated, is achieved. Sealing components are arranged in the area of the walls, the side of these components facing the respective roller having a cylindrical shape. It is intended that the gap is kept as small as technically and technologically possible so that pressure equalization and gas exchange can be prevented as almost completely as possible.
Eine alternative Variante ist ebenfalls in der Schrift WO 001999050472 A1 be- schrieben. Diese Walzenschleuse besteht aus einer Walze, welcher zwei entsprechende Abdichtungsbauteile gegenüberstehen, wobei das bandförmige flexible Material auf der Walzenoberfläche durch den Spalt zwischen Walze und einem Abdichtungsbauteil von einer Kammer in eine zweite transportiert wird. An alternative variant is also described in the document WO 001999050472 A1. This roller lock consists of a roller, which is opposite to two corresponding sealing components, the band-shaped flexible material on the roller surface being transported through the gap between the roller and a sealing component from one chamber to a second.
Eine weitere Schleusenform stellen sogenannte Spaltschleusen dar. Durch die Spaltschleusen wird das Bandmaterial frei hängend geführt. Bei Bandmaterialien ist die Spaltbreite, also der Abstand zwischen Ober- und Unterseite des Raumes, der von der Spaltschleuse aufgespannt und durch den das Bandmaterial gezogen wird, nicht größer als das Zehnfache der Dicke des Bandmaterials. Bevorzugt sind Berei che innerhalb des zwei- bis dreifachen der Dicke des Bandmaterials. Die Länge derartiger Spaltschleusen liegt in der Regel zwischen 10 und 40 cm. Another type of lock is represented by so-called gap locks. The strip material is guided through the gap locks in a freely hanging manner. In the case of strip materials, the gap width, i.e. the distance between the top and bottom of the room, which is spanned by the gap lock and through which the strip material is pulled, is no greater than ten times the thickness of the strip material. Areas within two to three times the thickness of the strip material are preferred. The length of such slit sluices is usually between 10 and 40 cm.
Soll der Gasaustausch und somit ein Druckausgleich besonders wirksam verhindert werden und/oder unterscheidet sich der Arbeitsdruck in den benachbarten Modulen bzw. Kammern um mehr als eine Größenordnung, dann ist es bekannt, sogenannte Schleusenkammern zur Entkopplung der einzelnen Volumina der Anlage einzusetzen. Eine Schleusenkammer bietet die Möglichkeit eines separaten Abpumpstutzens, an dem eine Pumpe oder ein Pumpensystem angeschlossen sein kann, wo durch sich in den beiden an die Schleusenkammer angrenzenden Modulen bzw. Kammern unterschiedliche Druckbedingungen beziehungsweise Gaszuführungen realisieren lassen. If the gas exchange and thus a pressure equalization are to be prevented particularly effectively and / or the working pressure in the adjacent modules or chambers differs by more than an order of magnitude, then it is known to use so-called lock chambers to decouple the individual volumes of the system. A lock chamber offers the possibility of a separate pump-out nozzle to which a pump or a pump system can be connected, whereby different pressure conditions or gas feeds can be implemented in the two modules or chambers adjoining the lock chamber.
In der DE 102005042762 A1 ist eine Vakuumbeschichtungsanlage zum kontinuierlichen Beschichten einer Folie beschrieben. Die Vakuumbeschichtungsanlage um fasst eine einzige Vakuumkammer mit einer Beschichtungswalze. Das Innere der Vakuumkammer ist durch Trennwände in verschiedene Unterkammern, die dadurch eine modulare Funktion einnehmen, getrennt. Die Unterkammern lassen sich durch unabhängige Vakuumpumpen evakuieren. Bei einem Transportieren des Folienma terials durch die Unterkammern lässt sich die Folienoberfläche durch vakuumtech nische Verfahren beschichten. DE 102005042762 A1 describes a vacuum coating system for continuously coating a film. The vacuum coating system comprises a single vacuum chamber with a coating roller. The interior of the vacuum chamber is separated into various sub-chambers by partition walls, which thereby assume a modular function. The lower chambers can be evacuated by independent vacuum pumps. When the film material is transported through the lower chambers, the film surface can be coated using vacuum technology.
In der WO 2019/141303 A1 werden folienartige Funktionsmaterialien beschrieben, die mindestens eine vorbestimmte Funktion erfüllen und für zielgerichtete spezielle physikalische, chemische, physikochemische, biologische oder andere technische bzw. technologische Zwecke anwendbar sind. In WO 2019/141303 A1, film-like functional materials are described which fulfill at least one predetermined function and can be used for specific, specific physical, chemical, physicochemical, biological or other technical or technological purposes.
Diese Funktionsmaterialien bestehen aus mindestens einem Konstruktionswerkstoff, der als ein folienartiges, ein Trägergesamtvolumen umfassendes Trägermedium mit einer querschnittlichen Ausdehnung < 100 pm angeordnet ist. These functional materials consist of at least one construction material, which is arranged as a film-like carrier medium comprising a total carrier volume with a cross-sectional dimension of <100 μm.
Folienartige Materialien sind genau wie Folien dünne Materialien in Blatt- bzw. Bahnform mit einer großen Ausdehnung in zwei Dimensionen und einer vergleichsweise geringen Ausdehnung in einer dritten Dimension. Der Unterschied von folienartigen Materialien zu Folien besteht darin, dass der Kör per eines folienartigen Materials, der durch x, y und z charakterisiert wird, wobei x und y die Flächenausdehnung des Körpers und z die Richtung der querschnittlichen Ausdehnung, d.h. der messbare Abstand von einer Seite des Körpers zur gegenüberliegenden Seite des Körpers, charakterisieren und Dc die Länge, Ay die Breite und Dz die querschnittliche Ausdehnung des folienartigen Materials anzeigen, innerhalb dieser Abmessung zwar zusammenhängend, aber nicht raumfüllend von einem Werkstoff durchsetzt ist, das heißt, der Werkstoff, aus dem das folienartige Material besteht, füllt den dreidimensionalen Raum, der von diesem Körper aufge spannt wird, nicht vollständig makroskopisch aus. Foil-like materials, like foils, are thin materials in sheet or web form with a large expansion in two dimensions and a comparatively small expansion in a third dimension. The difference between film-like materials and films is that the body is a film-like material, which is characterized by x, y and z, where x and y are the surface area of the body and z is the direction of the cross-sectional expansion, ie the measurable distance from one Side of the body to the opposite side of the body, characterize and Dc the length, Ay the width and Dz the cross-sectional extent of the film-like material, within this dimension it is contiguous but not permeated by a material, i.e. the material which consists of the film-like material, does not completely fill the three-dimensional space that is spanned by this body, macroscopically.
Im in der vorliegenden Erfindung betrachteten Fall ist das Volumen des Freiraums mindestens genauso groß wie das Volumen, das von den Konstruktionselementen des Konstruktionswerkstoffs beansprucht wird. In der Regel ist das Volumen des Freiraumes jedoch noch größer, in bestimmten Fällen sogar viel größer. In the case considered in the present invention, the volume of the free space is at least as large as the volume that is claimed by the construction elements of the construction material. As a rule, however, the volume of the free space is even larger, in certain cases even much larger.
Der Konstruktionswerkstoff ist als eine Matrix oder ein Gitter anzusehen und setzt sich aus linienförmig und knotenförmig ausgebildeten Trägerelementen zusammen, die die Werkstoffkomponenten des Trägermediums bilden und das Trägergesamt volumen durchsetzen, zu einer bänderförmigen Ausdehnung mit darin befindlichen, miteinander verbundenen Teilvolumina des Trägergesamtvolumens, welche durch in Nachbarschaft befindliche Trägerelemente aufgespannt werden. The construction material is to be regarded as a matrix or a lattice and is composed of linear and node-shaped carrier elements that form the material components of the carrier medium and penetrate the total carrier volume, to form a band-like expansion with interconnected partial volumes of the total carrier volume located therein, which through in Support elements located in the vicinity are stretched.
Derartige matrix- oder gitterförmige Materialien erfreuen sich einer wachsenden Bedeutung für den Einsatz als konstruktiver Bestandteil in Funktionsmaterialien. Derartige Funktionsmaterialien zeichnen sich beispielsweise durch ihre elektrischen, magnetischen, optischen, akustischen, biologisch-chemischen oder weitere Eigen schaften aus. Häufig stellen dabei diese matrix- oder gitterförmigen Konstruktions materialien das Ausgangmaterial für die Weiterverarbeitung zu Funktionsmaterialien dar. In der Regel bestehen diese matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien, welche üblicherweise durch ihre besonderen mechanischen Eigenschaften wie ihre Steifigkeit oder Festigkeit, ihre Dichte, ihre Härte oder ihre Verschleißbestän digkeit gekennzeichnet sind, aus thermisch stabilen Grundstoffen, wie Glas oder Hochtemperatur-Kunststoffe. Derartige Hochtemperatur-Kunststoffe sind beispiels- weise Aramide, Polyimide (PI), Polyaryletherketon (PEAK), Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder andere thermisch stabile Kunststoffe.Such matrix or grid-like materials are enjoying increasing importance for use as a structural component in functional materials. Such functional materials are characterized, for example, by their electrical, magnetic, optical, acoustic, biological-chemical or other properties. Often these matrix or grid-shaped construction materials represent the starting material for further processing into functional materials. As a rule, these matrix or grid-shaped construction materials are usually characterized by their special mechanical properties such as their rigidity or strength, their density, their hardness or their Wear resistance are characterized by thermally stable base materials such as glass or high-temperature plastics. Such high-temperature plastics are for example wise aramids, polyimides (PI), polyaryletherketone (PEAK), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) or other thermally stable plastics.
Die matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien können aber auch aus anderen Stoffen bestehen, wie beispielsweise Metalle, im Allgemeinen als Metalldraht bezeichnet, wie etwa Kupferdraht, Aluminiumdraht, Stahldraht, Draht aus Metalllegierungen oder metallbeschichteter Metalldraht, oder aus mineralischen Fasern, beispielsweise aus Steinwollefasern. The matrix or grid-like construction materials can also consist of other materials, such as metals, generally referred to as metal wire, such as copper wire, aluminum wire, steel wire, wire made of metal alloys or metal-coated metal wire, or of mineral fibers, for example rock wool fibers.
Ein Nachteil bei der Ver- bzw. Bearbeitung von Konstruktionswerkstoffen, welche wie eine Matrix oder ein Gitter aufgebaut sind, besteht nach dem Stand der Technik darin, dass oft keine ausreichend zuverlässige und wirksame Bearbeitung in allen Bereichen derartiger Konstruktionswerkstoffe erfolgt. Insbesondere bei Beschichtungsprozessen ist dieser Effekt besonders spürbar. Somit ist meist keine effektive Prozessführung möglich und die Qualität der Beschichtung ist starken Schwankungen unterzogen. Somit besteht Bedarf an Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und Vakuumbearbeitungsanlagen zur Umsetzung solcher Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden.According to the prior art, a disadvantage in the processing or processing of construction materials which are constructed like a matrix or a grid is that there is often insufficiently reliable and effective processing in all areas of such construction materials. This effect is particularly noticeable in coating processes. Effective process management is therefore usually not possible and the quality of the coating is subject to strong fluctuations. There is thus a need for methods for processing flexible substrates and vacuum processing systems for implementing such methods for processing flexible substrates which overcome the disadvantages known from the prior art.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate und eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate anzugeben, womit eine zuverlässige, in allen Bereichen eines flexiblen matrix- oder gitterförmigen Substrats gleichmäßige Bearbeitung, insbesondere bei der Ausführung eines Beschichtungsvorgangs, in einer ausreichenden Qualität ermöglicht wird. Besonders wichtig wird die Lösung dieser Aufgabe für die Ausführung von Vakuumbeschichtungsprozessen. Insbesondere soll eine Bearbeitung folienartiger, flexibler, matrix- oder gitterförmiger Materialien verbessert werden, welche ein Ausgangsmaterial oder Zwischenstufen der Bearbeitung des Materials im Sinne der Herstellung eines Funktionsmaterials sind. The invention is based on the object of specifying a method for processing flexible substrates and a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, with which reliable processing that is uniform in all areas of a flexible matrix or grid-shaped substrate, in particular when performing a coating process, is made possible in a sufficient quality. The solution to this problem becomes particularly important for the execution of vacuum coating processes. In particular, the processing of film-like, flexible, matrix-like or grid-like materials is to be improved, which are a starting material or intermediate stages in the processing of the material in the sense of the production of a functional material.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die Aufgabe wird durch eine Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Im Weiteren soll der Begriff des flexiblen, matrix- oder gitterförmigen Materials sowohl für ein sogenanntes Ausgangsmaterial als auch für Materialien in allen Zwischenbearbeitungsstufen eines Herstellungsverfahrens verwendet werden. The object is achieved by a method for processing flexible substrates with the features according to claim 1 of the independent claims. Further developments are given in the dependent claims. The object is achieved by a vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates with the features according to claim 11 of the independent claims. Further developments are given in the dependent claims. Furthermore, the term flexible, matrix-like or grid-like material is to be used both for a so-called starting material and for materials in all intermediate processing stages of a manufacturing process.
Dabei handelt es sich bei den Ausgangsmaterialien insbesondere um Konstruktionsmaterialien, die die Form einer Matrix oder eines Gitters aulweisen und aus ei- ner Mehrzahl von einzelnen Trägerelementen bestehen. Hierbei sind die Trägerelemente linienförmig und somit groß in einer ersten Dimension sowie klein in einer zweiten und dritten Dimension. Diese Trägerelemente können auch knotenförmig ausgebildet sein. Als eine erste Dimension kann beispielsweise eine Erstreckung in einer x-Richtung angenommen werden, wobei eine Erstreckung in einer zweiten Dimension eine y-Richtung und eine Erstreckung in einer dritten Dimension eine z- Richtung ist. Hierbei kann die x-Richtung mit der Transportrichtung des flexiblen, matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials übereinstimmen. The starting materials are in particular construction materials which have the shape of a matrix or a grid and consist of a plurality of individual carrier elements. Here, the carrier elements are linear and thus large in a first dimension and small in a second and third dimension. These carrier elements can also have a knot-shaped design. For example, an extension in an x-direction can be assumed as a first dimension, an extension in a second dimension being a y-direction and an extension in a third dimension being a z-direction. Here, the x-direction can coincide with the transport direction of the flexible, matrix-shaped or grid-shaped construction material.
Derartige linienförmige Trägerelemente sind Trägerelemente, deren Ausdehnung in den beiden Dimensionen, in denen das linienförmige Trägerelement klein ausgebil- det ist, annähernd gleich ist. Diese beiden Dimensionen, in welchen das linienförmige Trägerelement klein ausgebildet ist, können beispielsweise die y-Richtung und die z-Richtung sein. Such linear carrier elements are carrier elements, the extent of which is approximately the same in the two dimensions in which the linear carrier element is designed to be small. These two dimensions, in which the linear carrier element is made small, can be, for example, the y-direction and the z-direction.
Das Verhältnis der großen ersten Dimension (x-Richtung) zu den beiden kleineren zweiten und dritten Dimensionen (y-Richtung, z-Richtung) ist dabei wenigstens in einem Verhältnis von 50 : 1. Im Beispiel wäre somit eine Erstreckung des Trägerelements in seiner ersten Dimension 50-mal größer als eine Erstreckung des Trägerelements in seiner zweiten und dritten Dimension. The ratio of the large first dimension (x-direction) to the two smaller second and third dimensions (y-direction, z-direction) is at least 50: 1 Dimension 50 times larger than an extension of the carrier element in its second and third dimensions.
Das Verhältnis der Ausdehnungen der beiden kleineren zweiten und dritten Dimensionen zueinander ist dabei beispielsweise nicht kleiner als 1 : 5 und nicht größer als 5 : 1. Somit liegt die Erstreckung der dritten Dimension beispielsweise in einem Bereich zwischen 5-mal so groß wie die zweite Dimension und 5-mal kleiner als die zweite Dimension. The ratio of the dimensions of the two smaller second and third dimensions to one another is, for example, not less than 1: 5 and not greater than 5: 1. Thus, the extent of the third dimension is, for example, one Area between 5 times as large as the second dimension and 5 times smaller than the second dimension.
Für den Fall wenigstens abschnittsweise großer Abstände zwischen den linienförmigen Trägerelementen können die dargestellten Begrenzungen der linienförmigen Trägerelemente auch überschritten werden. Die linienförmigen Trägerelemente weisen wenigstens abschnittsweise große Abstände zueinander auf, so dass der Anteil der flächenhaften Wirkung der linienförmigen Trägerelemente bezogen auf die geometrische Ebene, in der die Flächen der linienförmigen Trägerelemente liegen, so gut wie vernachlässigbar ist und dadurch keine nahezu vollständige Abgrenzung der aufgespannten Teilvolumina voneinander durch die linienförmigen Trägerelemente bewirkt wird. In the case of at least some sections of the spacing between the linear carrier elements, the limits shown for the linear carrier elements can also be exceeded. The linear carrier elements are at least partially spaced apart from one another, so that the proportion of the surface effect of the linear carrier elements in relation to the geometric plane in which the surfaces of the linear carrier elements lie is as good as negligible and therefore no almost complete delimitation of the spanned partial volumes is effected from each other by the linear support elements.
Die Trägerelemente, welche das Trägergesamtvolumen durchsetzen, sind somit in Abschnitten derart voneinander beabstandet angeordnet, dass zwischen benachbarten Trägerelementen Teilvolumina aufgespannt sind. Die aufgespannten Teilvo- lumina sind als offene, miteinander verbundene Freiräume ausgebildet. The carrier elements, which penetrate the total carrier volume, are thus arranged in sections spaced from one another in such a way that partial volumes are spanned between adjacent carrier elements. The spanned partial volumes are designed as open, interconnected spaces.
Insbesondere ist innerhalb des Konstruktionsmaterials das Gesamtvolumen der freien Teilvolumina nicht kleiner als das Gesamtvolumen, das durch die Trägerelemente eingenommen wird. Bevorzugt ist das Verhältnis des Gesamtvolumens der freien Teilvolumina zum des durch die Trägerelemente eingenommenen Gesamtvo- lumen von wenigstens 2 : 1 oder wenigstens 5 : 1, besonders bevorzugt wenigstens 10 : 1. In particular, the total volume of the free partial volumes within the construction material is not smaller than the total volume that is occupied by the carrier elements. The ratio of the total volume of the free partial volumes to the total volume occupied by the carrier elements of at least 2: 1 or at least 5: 1, particularly preferably at least 10: 1, is preferred.
Vereinfacht lässt sich ein Konstruktionsmaterial von dieser Art als eine Matrix oder Gitter beschreiben, die/das ein bänderförmiges Gebilde aufspannt, die/das bezogen auf eine herausgenommene Einheitsfläche, die/das in der Bandebene liegt, von we- nigen linienförmigen Trägerelementen durchzogen wird, die sich auch in verschiedenen Winkeln, kreuzen können und dadurch einen Knoten, also ein knotenförmiges Trägerelement, bilden oder in einem knotenförmigen Trägergebilde Zusammentreffen. Der restliche Volumenbereich, der sich innerhalb der bandförmigen Matrix befindet, stellt im Sinne einer vakuumtechnischen Bearbeitung einen Leerraum dar. Wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial von der Ober- beziehungsweise Unterseite des Bandes betrachtet, so wird die Eigenschaft des Gebil- des sichtbar, dass es mehr Leerraum besitzt als Raumbereiche, die von Feststoffen ausgefüllt sind. In simplified terms, a construction material of this type can be described as a matrix or lattice that spans a band-like structure, which is traversed by a few linear support elements based on a unit area that is removed from the band plane can also cross at different angles and thereby form a knot, that is to say a knot-shaped carrier element, or meet in a knot-shaped carrier structure. The remaining volume area, which is located within the band-shaped matrix, represents an empty space in the sense of a vacuum-technical processing. If the matrix or grid-shaped construction material is viewed from the top or bottom of the band, the property of the structure is It can be seen that it has more empty space than areas of space that are filled with solids.
Diese Betrachtung ist notwendig, wenn das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial ober- beziehungsweise unterseitig bearbeitet werden soll. Der Anteil an Feststoffkomponenten in dem matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial ist in einem solchen Maße gering, dass sich eine konventionelle Bearbeitungsmethode für diesen Materialtyp als hochgradig ineffektiv erweist. This consideration is necessary if the construction material in the form of a matrix or grid is to be processed on the top or bottom. The proportion of solid components in the matrix or grid-like construction material is so low that a conventional processing method for this type of material proves to be highly ineffective.
Noch gravierender stellt sich die Situation dar, wenn die Feststoffelemente, also die linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit einem abzuscheidenden Material beschichtet werden sollen. Dem Beschichtungsaggregat, das über und/oder unter dem bandförmigen Gebilde angeordnet ist, stehen nur einige wenige Oberflächen der Feststoffelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials gegenüber, auf denen durch die Wirkungsweise der Beschichtungsaggregate eine Ma- terialabscheidung vollzogen werden kann. Die Erfindung sieht vor, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats bzw. des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials in einer ersten Transportrichtung und mindestens eine zweite Lage des flexiblen Substrats parallel oder zumindest quasi-parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats und eng beabstandet zu dieser in einer der ersten Transportrichtung entgegengesetzten zweiten Transport- richtung durch einen ersten Freibereich im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird. Vorzugsweise werden auch mehr Lagen wie beispielsweise vier oder sechs Lagen jeweils gegenläufig eng beabstandet zueinander und vorzugsweise parallel zueinander durch den evakuierbaren Prozessbereich, in welchem mindestens eine Prozessquelle angeordnet ist, transportiert. Wird das bänderförmige Ge- bilde des flexiblen Substrats bzw. des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials, bezogen auf eine herausgenommene Einheitsfläche, die in der Bandebene liegt, von besonders wenigen linienförmigen Trägerelementen durchzogen, kann die Anzahl der jeweils gegenläufig durch den evakuierbaren Prozessbereich, in welchem mindestens eine Prozessquelle angeordnet ist, noch höher als sechs, in be- stimmten Fällen sogar signifikant höher, betragen. Vorgesehen ist es, bis zu 15 Lagen jeweils gegenläufig durch den evakuierbaren Prozessbereich zu transportieren. In einer alternativen Ausführung ist es vorgesehen, dass eine erste Lage des flexi blen Substrats in einer ersten Transportrichtung durch einen ersten Freibereich und nachfolgend in einer von der ersten Transportrichtung verschiedenen dritten Transportrichtung durch einen zweiten Freibereich transportiert wird. Nachfolgend wird das flexible Substrat umgelenkt und in mindestens einer zweiten Lage eng beab- standet und vorzugsweise parallel zu der ersten Lage in einer der dritten Transportrichtung entgegengesetzten vierten Transportrichtung durch den zweiten Freibereich und nachfolgend in einer der ersten Transportrichtung entgegengesetzten zweiten Transportrichtung durch den ersten Freibereich im evakuierbaren Prozess- bereich transportiert. Vorgesehen ist es auch, in den Freibereichen mindestens eine Prozessquelle anzuordnen, mittels derer das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial bearbeitet werden kann. Auch bei dieser alternativen Ausführung ist es vorgesehen, bis zu 15 Lagen jeweils gegenläufig durch die Freibereiche zu transportieren. Vorgesehen ist es weiterhin, eine erste Rollengruppe und eine zweite Rollengruppe in einer Vakuumbearbeitungsanlage anzuordnen, wobei in jeder Rollengruppe jeweils mehrere im Durchmesser kleinere Rollen und mehrere im Durchmesser größere Rollen, im weiteren als kleinere und größere Rollen bezeichnet, zur Umlenkung des flexiblen Substrats angeordnet sind. Zwischen der ersten Rollengruppe und der zweiten Rollengruppe ist ein Freibereich mit mindestens einem Bearbeitungsinstrument angeordnet, durch welchen das flexible Substrat gegenläufig und ohne eine Richtungsänderung transportiert wird. The situation is even more serious when the solid elements, i.e. the linear and node-shaped carrier elements, are to be coated with a material to be deposited. The coating unit, which is arranged above and / or below the strip-like structure, is only opposed to a few surfaces of the solid elements of the matrix or lattice-shaped construction material, on which material deposition can be carried out by the operation of the coating units. The invention provides that a first layer of the flexible substrate or the matrix or grid-like construction material in a first transport direction and at least one second layer of the flexible substrate parallel or at least quasi-parallel to the first layer of the flexible substrate and closely spaced from it is transported in a second transport direction opposite to the first transport direction through a first free area in the evacuable process area. Preferably, more layers, such as four or six layers in opposite directions, are also transported closely spaced from one another and preferably parallel to one another through the evacuable process area in which at least one process source is arranged. If the band-like structure of the flexible substrate or the matrix or grid-like construction material, based on a removed unit area that lies in the band plane, is traversed by a particularly small number of line-like carrier elements, the number of each can be in opposite directions through the evacuable process area in which at least one process source is arranged, even higher than six, in certain cases even significantly higher. It is planned to transport up to 15 layers in opposite directions through the evacuable process area. In an alternative embodiment it is provided that a first layer of the flexible substrate is transported in a first transport direction through a first free area and subsequently in a third transport direction different from the first transport direction through a second free area. The flexible substrate is then deflected and closely spaced in at least one second layer and preferably parallel to the first layer in a fourth transport direction opposite the third transport direction through the second free area and subsequently in a second transport direction opposite the first transport direction through the first free area in evacuated process area transported. Provision is also made for at least one process source to be arranged in the free areas, by means of which the matrix or grid-shaped construction material can be processed. In this alternative design, too, up to 15 layers can be transported through the open areas in opposite directions. It is also intended to arrange a first group of rollers and a second group of rollers in a vacuum processing system, with several smaller-diameter rollers and several larger-diameter rollers, hereinafter referred to as smaller and larger rollers, being arranged in each roller group for deflecting the flexible substrate . A free area with at least one processing instrument through which the flexible substrate is transported in opposite directions and without a change of direction is arranged between the first roller group and the second roller group.
Hierbei werden die Rollengruppen derart angeordnet, dass das flexible Substrat in mindestens zwei gegenüberliegenden, vorzugsweise parallel zueinander angeord- neten Lagen in einer ersten Transportrichtung und einer zweiten Transportrichtung transportiert wird. Here, the groups of rollers are arranged in such a way that the flexible substrate is transported in at least two opposing layers, preferably arranged parallel to one another, in a first transport direction and a second transport direction.
Alternativ ist es vorgesehen, dass eine erste Rollengruppe, eine zweite Rollengruppe und eine dritte Rollengruppe angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe und der dritten Rollengruppe ein zweiter Freibereich und zwischen der zwei- ten Rollengruppe und der dritten Rollengruppe ein dritter Freibereich angeordnet ist, wobei die Rollengruppen derart angeordnet sind, dass das flexible Substrat in mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Lagen durch den zweiten Freibe- reich und den driten Freibereich transportiert wird. Im ersten und/oder im zweiten Freibereich ist mindestens ein Bearbeitungsinstrument angeordnet, wobei das flexible Substrat durch die Freibereiche gegenläufig und ohne eine Richtungsänderung transportiert wird. Hierbei ist es auch vorgesehen, dass die Transportrichtung des flexiblen Substrats durch den zweiten Freibereich in einem Winkel zur Transportrichtung des flexiblen Substrats durch den driten Freibereich steht. Alternatively, it is provided that a first role group, a second role group and a third role group are arranged, that a second free area is arranged between the first role group and the third role group and a third free area is arranged between the second role group and the third role group, wherein the roller groups are arranged in such a way that the flexible substrate in at least two layers arranged parallel to one another through the second free- rich and the third free area is transported. At least one processing instrument is arranged in the first and / or in the second free area, the flexible substrate being transported through the free areas in opposite directions and without a change in direction. It is also provided here that the transport direction of the flexible substrate through the second free area is at an angle to the transport direction of the flexible substrate through the third free area.
Mithilfe der hier beschriebenen Vakuumbearbeitungsanlage zum Bearbeiten flexibler Substrate sowie dem zugehörigen Verfahren ergeben sich nachfolgende Mög- lichkeiten und Vorteile: With the aid of the vacuum processing system described here for processing flexible substrates and the associated process, the following possibilities and advantages arise:
• Es besteht die Möglichkeit, die Oberfläche der zu bearbeitenden Elemente, also der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit Hilfe einer Oberflächenbearbeitung, wie beispielsweise einem Ionen- oder lonenstrahlätzen, für eine nachfolgende Beschichtung vorzubereiten. » Die linien- und knotenförmigen Trägerelemente können mit einer umhüllenden Beschichtung versehen werden, das heißt, die linien- und knotenförmigen Trägerelemente sind vollständig mit dem zu beschichtenden Material bedeckt.• It is possible to prepare the surface of the elements to be processed, that is to say of the linear and node-shaped carrier elements, for a subsequent coating with the aid of surface processing such as ion or ion beam etching. »The linear and knot-shaped carrier elements can be provided with an enveloping coating, that is, the linear and knot-shaped carrier elements are completely covered with the material to be coated.
• Weiterhin können die Freibereiche zwischen den linien- und knotenförmigen Trägerelementen mit Materialien auf der Grundlage spezieller Vakuumbeschich- tungsprozesse auf- bzw. ausgefüllt werden. • Furthermore, the free areas between the linear and node-shaped carrier elements can be filled or filled with materials based on special vacuum coating processes.
• Auf spezielle Bereiche der linienförmigen Trägerelemente, beispielsweise auf deren Innenkanten und auf Bereichen der knotenförmigen Trägerelemente, welche bereits mit einer umhüllenden Beschichtung mit demselben Beschichtungsmaterial oder einem anderen Material versehen sind, können Schichten aufgebaut werden, welche genutzt werden können, um die Freiräume des ma- trix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials bzw. des flexiblen Substrats abzudecken. • Layers can be built up on special areas of the linear carrier elements, for example on their inner edges and on areas of the node-shaped carrier elements that are already provided with an enveloping coating with the same coating material or a different material, which can be used to open the spaces of the ma - to cover trix-shaped or lattice-shaped construction material or the flexible substrate.
• Außerdem kann die Oberfläche der abgeschiedenen Materialien beispielsweise mitels einer lonenbehandlung entsprechend funktional isiert werden. Die Besonderheit, die sich insbesondere im Alleinstellungsmerkmal des strukturellen Aufbaus des bereits beschriebenen matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials widerspiegelt, führt dazu, dass, um eine effektive Bearbeitung zu ermögli- chen, die Bearbeitungstechnologie im Vergleich zur konventionellen Folienbearbei tung in Vakuumkammern beziehungsweise in Vakuumanlagen gravierend verändert werden muss. • In addition, the surface of the deposited materials can be appropriately functionalized, for example by means of an ion treatment. The peculiarity, which is reflected in particular in the unique selling point of the structural structure of the matrix or grid-shaped construction material already described, leads to the fact that, in order to enable effective processing, that the processing technology has to be changed significantly compared to conventional film processing in vacuum chambers or in vacuum systems.
Dabei sind verschiedene Bearbeitungstypen und die unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben zu betrachten, die zu sich voneinander, teilweise signifikant, unterscheidenden Lösungen für den konstruktiven und apparativen Aufbau innerhalb der Vakuumanlage führen. Different types of processing and the different processing tasks have to be considered, which lead to solutions that differ from one another, in some cases significantly, for the structural and apparatus set-up within the vacuum system.
Zur Beschreibung sollen folgende Vorbetrachtungen an den Anfang gestellt werden:For a description, the following preliminary considerations should be made at the beginning:
Als Fluss F werden verschiedene physikalische Größen bezeichnet, die sich als Produkt eines Feldes und einer Fläche ergeben. Praktisch wichtig ist vor allem der skalare Fluss eines Vektorfeldes, das Skalarprodukt aus Vektorfeld und Fläche. Wichtige skalare Flüsse von Vektorfeldern sind beispielsweise der Volumenstrom, der magnetische Fluss und der elektrische Fluss. Vereinfacht lässt sich der Fluss F als die Anzahl von Teilchen, die Masse, die Energie und so weiter auffassen, die sich pro Zeitspanne durch eine Fläche bewegt. Dieser Stand der Technik findet sich beispielsweise unter dem Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Fluss_(Physik). Various physical quantities that result as the product of a field and an area are referred to as the flow F. The scalar flow of a vector field, the scalar product of the vector field and area, is particularly important in practice. Important scalar flows of vector fields are, for example, the volume flow, the magnetic flow and the electrical flow. In simplified terms, the flow F can be understood as the number of particles, the mass, the energy and so on that moves through an area per time span. This state of the art can be found, for example, under the link: https://de.wikipedia.org/wiki/Fluss_(Physik).
Bekannt ist es auch, dass als Strom allgemein eine pro Zeiteinheit durch eine gegebene Querschnittsfläche hindurchtretende Menge bezeichnet wird, das heißt als: dQ dt ’ (1) wobei sich Q hier auf eine Menge bezieht. Trägt die Menge eine Energie, entspricht der Strom einer Leistung. Ein Strom ist demnach ein spezieller Fluss, der sich da durch auszeichnet, dass eine quantifizierbare Menge transportiert wird. It is also known that a current is generally referred to as a quantity passing through a given cross-sectional area per unit of time, that is to say as: dQ dt '(1) where Q here refers to a quantity. If the quantity carries an energy, the current corresponds to an output. A stream is therefore a special flow that is characterized by the fact that a quantifiable amount is transported.
Der elektrische Strom beziehungsweise die Stromstärke der Ladung Qi_adung wäh rend einer gewissen Zeiteinheit t ist auch ein Fluss F, nämlich der Fluss der Stromdichte FeΐGqGhίϋoΐΊΐq The electric current or the current strength of the charge Qi_adung during a certain time unit t is also a flow F, namely the flow of the current density Fe ΐGqGhίϋoΐΊΐq
F Stromdichte
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wobei f das Vektorfeld Stromflussdichte und A die normal stehende Fläche sind. Weitere Beispiele sind der Volumenstrom, also das Volumen pro Zeit, der Massenstrom, also die - gewichtsbezogene - Masse pro Zeit, der Teilchenfluss, also die Anzahl der Teilchen pro Zeit, etwa abgesputterte Partikel bei einem Vakuumbeschichtungsprozess, der Strahlungsfluss, also die elektromagnetische Strahlung pro Zeit, oder der Lichtstrom, also Licht beziehungsweise Photonen pro Zeit. Dieser Stand der Technik findet sich beispielsweise unter dem Link: https://www.chemie.de/lexikon/Fluss_(Physik).html.
F current density
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where f is the vector field current flux density and A is the normal standing area. Further examples are the volume flow, i.e. the volume per time, the mass flow, i.e. the - weight-related - mass per time, the particle flow, i.e. the number of particles per time, e.g. sputtered particles in a vacuum coating process, the radiation flow, i.e. the electromagnetic radiation per Time, or the luminous flux, i.e. light or photons per time. This state of the art can be found, for example, under the link: https://www.chemie.de/lexikon/Fluss_(Physik).html.
Bei einem elektrischen Fluss wird im Unterschied zum Teilchenfluss nichts Materielles transportiert. Obwohl der elektrische Fluss mathematische Eigenschaften be- sitzt, die denen zum Beispiel einer realen Strömung in einem Strömungsfeld ähneln, transportiert er nichts Materielles wie etwa Ladungsträger, sondern überträgt lediglich die Wirkung des zugrundeliegenden Kraftfeldes von einem Punkt zu einem anderen. In contrast to the particle flow, nothing material is transported with an electrical flow. Although the electrical flow has mathematical properties that are similar to those of a real flow in a flow field, for example, it does not transport anything material such as charge carriers, but only transfers the effect of the underlying force field from one point to another.
Im vorliegenden zu betrachteten Fall der Oberflächenbearbeitungstechnologie in Vakuumanlagen umfasst der Fluss F alle Prozesse, das heißt, sowohl den materiellen, zum Beispiel einen Teilchentransport, als auch den immateriellen Transport, zum Beispiel die Ausbreitung eines Feldes. In the case of surface processing technology in vacuum systems to be considered, the flow F includes all processes, that is, both the material transport, for example a particle transport, and the immaterial transport, for example the expansion of a field.
Die grundlegende Idee besteht nun darin, dass die matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien in einer Konfiguration, in der sie in geringem Abstand vonein- ander übereinander liegend und sich gegeneinander also mäanderförmig bewegend, durch die Wirkung eines Flusses F beeinflusst werden. Der Fluss stellt einen Strom oder ein sich ausbreitendes Feld dar, dessen Quelle ein Bearbeitungsinstrument ist. The basic idea is that the matrix or grid-shaped construction materials are influenced by the action of a river F in a configuration in which they lie on top of one another at a small distance from one another and move in a meandering manner. The river represents a stream or a spreading field, the source of which is a processing tool.
Der Fluss F wird durch eine Fläche, die sogenannte Flussaustrittsfläche, des Bear- beitungsmediums in den Raum, also in die Vakuumkammer, ausgesandt. The flow F is sent through a surface, the so-called flow exit surface, of the processing medium into the space, that is to say into the vacuum chamber.
Innerhalb des Raumes, in dem sich der Fluss ausbreitet, kann er durch gegenseitige Beeinflussung mit Materie eine Wirkung erzielen. Bei einer technischen Anwendung in Vakuumbearbeitungsanlagen stellt die Wirkung eine gezielte Beeinflussung eines Festkörpers dar, das heißt seiner Oberfläche oder des Oberflächen nahen Be- reichs. Die Wirkung, die durch den Fluss F erzielt werden kann, nimmt ab, je weiter sich das ausgesandte Feld vom Bearbeitungsinstrument entfernt. Bei technischen Anwendungen wird die Ausdehnung des Flusses F eingegrenzt, was selbstverständlich eine willkürliche Vorgehensweise darstellt. Die Eingrenzung bedeutet, dass als räumliche Ausdehnung des Flusses F nur diejenige verstanden wird, in der in jedem innerhalb dieses Bereichs liegende Ort, der durch die Koordinaten x, y und z festgelegt ist, die Intensität der Wirkung Iwirkung an dem jeweiligen Ort
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beträgt, wobei Iwirkung die mittlere Wirkung des Flusses F auf eine Oberfläche oder des oberflächennahen Bereichs eines Festkörpers bedeutet, der von einer Fläche des Bearbeitungsmediums ausgesandt wird, und DI den maximalen Betrag der Wirkung darstellt, um den die mittlere Wirkung geringer oder größer sein darf. Dieser Bereich des Flusses F wird als nutzbarer Fluss Fhu^G bezeichnet. Oftmals werden in der Vakuumtechnik anstelle des Begriffs nutzbarer Fluss auch die Begriffe Bear- beitungs- oder Prozessraum verwendet.
Within the space in which the flow spreads, it can have an effect by interacting with matter. In a technical application in vacuum processing systems, the effect represents a targeted influencing of a solid, that is to say its surface or the area close to the surface. The effect that can be achieved by the flow F decreases the further the emitted field moves away from the processing instrument. With technical Applications, the extent of the river F is limited, which of course is an arbitrary procedure. The containment means that only that is understood as a spatial extent of the flow F, in the opposite in each within this range site, the x by the coordinates, y and defined such that the intensity of the effect IWe k ung at the respective location
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is wherein IWe k un g represents the average effect of the flux F to a surface or near-surface region of a solid body, which is emitted from a surface of the working medium, and DI represents the maximum amount of the effect by which the average effect of small or larger may be. This area of the flow F is referred to as the usable flow F h u ^ G. In vacuum technology, the terms processing or process space are often used instead of the term usable flow.
Ober- und Unterseite der matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien span nen eine Fläche auf und sollen in diesem Kontext auch als Fläche betrachtet werden. Aufgrund des geringen Flächenanteils, der dabei vom Oberflächenanteil der Trägerelemente bezogen auf die Gesamtfläche des nutzbaren Flusses FPI^QG, der durch eine Fläche des Bearbeitungsmediums ausgesandt wird, einnehmen, ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich die Trägerelemente der einzelnen Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials in dem Bereich, in dem sich die se gegeneinander laufenden Lagen übereinander hinweg bewegen, abdecken oder überlappen können, gering beziehungsweise äußerst gering. The top and bottom of the matrix or grid-shaped construction materials span a surface and should also be viewed as a surface in this context. Due to the small area that is occupied by the surface area of the carrier elements in relation to the total area of the usable flow F PI ^ QG , which is emitted through an area of the processing medium, the probability is that the carrier elements of the individual layers of the matrix or Lattice-shaped construction material in the area in which the layers running against each other can move, cover or overlap one another, low or extremely low.
Das bedeutet weiterhin, dass, je mehr Lagen eines matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials übereinander liegen, desto mehr das Blickfeld bei einer Betrachtung der Ober- beziehungsweise Unterseite der matrix- oder gitterförmigen Kon struktionsmaterialien von feststofflichen Oberflächenanteilen der Trägerelemente aufgefüllt ist. Der Effekt verstärkt sich darüber hinaus, wenn sich die übereinanderliegenden Lagen gegenläufig bewegen, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit einer andauernden Überlappung weiter verringert. Dieser Effekt bedeutet außerdem, dass sich die Anzahl der übereinander liegenden Lagen im Bearbeitungsbereich bei Anwendung eines solchen Falles weiter erhöhen ließe. This also means that the more layers of a matrix or grid-like construction material lie on top of each other, the more the field of vision when viewing the top or bottom of the matrix or grid-like construction materials is filled with solid surface fractions of the carrier elements. The effect is also increased if the layers on top of one another move in opposite directions, which further reduces the likelihood of permanent overlapping. This effect also means that the number of layers lying on top of one another in the processing area could be further increased when using such a case.
Es gilt jedoch in jedem Fall, je kleiner der flächenmäßige Anteil der Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials bezogen auf diejenige Flä che ist, die von der Ober- beziehungsweise Unterseite des bandförmigen Gebildes zu sehen ist, desto mehr Lagen lassen sich bei Berücksichtigung der Tatsache, dass der Bearbeitungsprozess wirkungsvoll und effektiv abläuft, übereinander an ordnen. In any case, however, the smaller the areal proportion of the carrier elements of the matrix or grid-like construction material is in relation to the area that can be seen from the top or bottom of the band-shaped structure, the more layers can be obtained when taking this fact into account to ensure that the machining process runs effectively and efficiently, one above the other.
Auf dieser Grundlage lassen sich Oberflächenbearbeitungsprozesse der Trägerelemente wesentlich effektiver realisieren, weil durch die Lagenbildung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials im nutzbaren Fluss <tWbar, also in dem räumlichen Bereich, in dem das durch das Bearbeitungsinstrument erzeugte Feld beziehungsweise der erzeugte Strom seine ausnutzbare Wirkung entfaltet, sich wesentlich mehr Feststoffmaterial befindet als bei dem Transport einer einzigen Lage durch diesen Bereich. On this basis, surface processing processes of the carrier elements can be implemented much more effectively, because the layer formation of the matrix or grid-shaped construction material in the usable flow <tWbar, i.e. in the spatial area in which the field or current generated by the processing instrument unfolds its usable effect , there is significantly more solid material than when transporting a single layer through this area.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung wie eine Vakuumbearbeitungsanlage zum Bearbeiten flexibler matrix- oder gitterförmiger Substrate vorgesehen, wobei die Vorrichtung einen Abwickelmodul und einen Aufwickelmodul für das flexible Substrat, Einrichtungen zur Bearbeitung sowie Mittel zur Führung des flexiblen Substrats vom Abwickelmodul zum Aufwickelmodul aufweist. According to the present invention, a device such as a vacuum processing system for processing flexible matrix or grid-shaped substrates is provided, the device having an unwinding module and a winding module for the flexible substrate, devices for processing and means for guiding the flexible substrate from the unwinding module to the winding module.
Das zu bearbeitende flexible matrix- oder gitterförmige Substrat weist insbesondere eine Struktur auf, welche sich aus wenigen linien- und knotenförmigen Trägerelementen ergibt, die sie durchziehen, und einen restlichen Volumenbereich, der sich innerhalb des Substrats befindet, und einen Leerraum darstellt. The flexible matrix or grid-shaped substrate to be processed has in particular a structure which results from a few linear and node-shaped carrier elements that run through it, and a remaining volume area that is located within the substrate and represents an empty space.
Dabei weist die Vakuumbearbeitungsanlage einen modularen Aufbau auf mit einem Modul zwischen Ab- und Aufwickelmodul oder mehreren aneinander angrenzenden Modulen, durch die das flexible matrix- oder gitterförmige Substrat, welches auch als Wickelgut bezeichnet wird, transportiert wird. The vacuum processing system has a modular structure with a module between the unwinding and winding modules or several adjacent modules through which the flexible matrix or grid-shaped substrate, which is also referred to as winding material, is transported.
Der Restgasdruck in einer Bearbeitungskammer bzw. in einem Prozessraum der Vakuumbearbeitungsanlage soll in der Regel unterhalb 10"4 mbar liegen, muss aber in jeden Fall den Prozessbedingungen genügen, so dass er auch kleiner oder größer als 10"4 mbar betragen kann. Bei Bearbeitungsprozessen kann er durch definiertes Einlassen eines Prozessgases wesentlich höher liegen. The residual gas pressure in a processing chamber or in a process room of the vacuum processing system should as a rule be below 10 "4 mbar, but must In any case, the process conditions are sufficient, so that it can also be smaller or larger than 10 "4 mbar. In machining processes, it can be significantly higher through the defined admission of a process gas.
Als Bearbeitungsmedium, auch als Bearbeitungs- beziehungsweise Prozessquellen bezeichnet, können verschiedenartige Vakuumbearbeitungsaggregate bzw. Prozessquellen zum Einsatz kommen, mit denen einerseits Oberflächenbearbeitungsschritte, wie die Vorbehandlung, Reinigung, Trocknung, Oberflächenaktivierung und/oder eine Polymerisierung des weiter zu bearbeitenden Substrats, und andererseits Beschichtungen durchgeführt werden. Typische Prozessquellen bei einer Oberflächenbearbeitung sind beispielsweise Elektronenquellen, lonenquellen oder spezielle Laser-Vorrichtungen in ihrer gesamten Vielfalt. Prozessquellen sind Vorrichtungen, mit denen in der Regel eine physikalische oder chemische Beschichtung vorgenommen wird. Die physikalische Beschichtung wird Physical-Vapor-Deposition (PVD) und die chemische Beschichtung Chemical-Vapor-Deposition (CVD) bezeich- net. Typische Quellen sind beispielsweise Sputterquellen, insbesondere Magnetron- Sputterquellen, Aufdampf-, Plasma-Physical-Vapor-Deposition- oder Chemical- Vapor-Deposition-Quellen (PVD- oder CVD-Quellen), von denen es eine große Anzahl unterschiedlicher Aggregattypen und Vorrichtungen gibt. Auch diese Prozessquellen lassen sich mit Einschränkung für eine Vorbehandlung, Reinigung, Trock- nung, Oberflächenaktivierung und/oder Polymerisierung des Konstruktionsmaterials einsetzen. Various types of vacuum processing units or process sources can be used as the processing medium, also referred to as processing or process sources, with which, on the one hand, surface processing steps such as pretreatment, cleaning, drying, surface activation and / or polymerisation of the substrate to be processed, and, on the other hand, coatings are carried out become. Typical process sources in surface treatment are, for example, electron sources, ion sources or special laser devices in all their diversity. Process sources are devices with which a physical or chemical coating is usually carried out. The physical coating is called physical vapor deposition (PVD) and the chemical coating is called chemical vapor deposition (CVD). Typical sources are, for example, sputter sources, in particular magnetron sputter sources, vapor deposition, plasma physical vapor deposition or chemical vapor deposition sources (PVD or CVD sources), of which there are a large number of different types of units and devices . These process sources can also be used, with restrictions, for pretreatment, cleaning, drying, surface activation and / or polymerisation of the construction material.
Eine weitere Beschichtungsform ist das thermische Spritzen unter Vakuumbedingungen, wobei unter thermisches Vakuumspritzen alle technisch möglichen Varianten des thermischen Spritzens, die sich unter Vakuumbedingungen einsetzen las- sen, zu verstehen sind. Die häufigste Form stellt das Vakuumlichtbogenspritzen dar.Another form of coating is thermal spraying under vacuum conditions, thermal vacuum spraying being understood to mean all technically possible variants of thermal spraying that can be used under vacuum conditions. The most common form is vacuum arc spraying.
Eine Aufgabe bei der Vakuumbearbeitung der bereits beschriebenen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien besteht darin, entweder die Oberflächen der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, wenn beispielsweise das Konstruktionsmaterial das Äusgangsmaterial für eine Weiterverarbeitung darstellt, zu bearbei- ten oder diese mit einem oder mehreren Stoffen zu beschichten. Sehr oft ist dabei eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente mit diesem Stoff beziehungsweise mit diesen Stoffen vorgesehen, und zwar in der Form, dass die Matrix- oder Gitterform des beschichteten Konstruktionsmaterials erhalten bleibt, also die freien, miteinander verbundenen Teilvolumina im Trägermedium weiterbestehen, sich jedoch um das Volumen des die Trägerelemente umhüllenden Stoffes beziehungsweise der umhüllenden Stoffe verringert. Um diese Aufgaben effektiv lösen zu können, wird in einer erfinderischen Lösung vorgeschlagen, das bandförmige Konstruktionsmaterial mehrmals in geringem Abstand voneinander liegend, beispielsweise mäanderförmig, durch den nutzbaren Fluss F nutzbar beziehungsweise durch den Bearbeitungsraum beziehungsweise durch den Prozessraum, in dem der Bearbeitungsprozess mit mindestens einer Prozessquelle wirksam ist, zu führen. One task in the vacuum processing of the matrix or grid-shaped construction materials already described is either to process the surfaces of the linear and node-shaped support elements, for example if the construction material is the starting material for further processing, or to coat them with one or more substances . Very often an enveloping coating of the linear and knot-shaped carrier elements with this substance or with these substances is provided, namely in the Shape that the matrix or grid shape of the coated construction material is retained, i.e. the free, interconnected partial volumes continue to exist in the carrier medium, but are reduced by the volume of the substance or substances enveloping the carrier elements. In order to be able to solve these tasks effectively, it is proposed in an inventive solution that the band-shaped construction material lie several times at a short distance from one another, for example in a meander shape, usable through the usable flow F or through the processing space or through the processing space in which the processing process with at least one Process source is effective to lead.
Bei beispielsweise einer lonenbearbeitung der Oberfläche des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials ist die Wirkung der energetischen Ionen innerhalb des nutzbaren Flusses nahezu gleichgroß, d.h. DI aus Gleichung (3) ist eine vernachlässigbare Größe. Für einen Beschichtungsprozess gilt, dass die Abscheidera- te, also die Menge des während des Zeitintervalls, in der sich ein festgelegter Abschnitt / Bereich des zu beschichtenden Materials im Prozessraum befindet, für jeden beliebigen Abschnitt / Bereich einer Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials nahezu gleichgroß ist, nachdem die Lage den Prozessraum wieder verlassen hat. Dadurch, dass sich das Wickelgut, also das Konstruktionsma- terial, mehrmals durch den Prozessraum eng beabstandet zueinander hin und her bewegt, wird sichergestellt, dass eine relativ gleichmäßige Bearbeitung erreicht ist, nachdem das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial den Prozessraum endgültig verlassen hat. In the case of, for example, ion processing of the surface of the matrix or grid-shaped construction material, the effect of the energetic ions within the usable flow is almost the same, i.e. DI from equation (3) is a negligible quantity. For a coating process, the deposition rate, i.e. the amount of during the time interval in which a defined section / area of the material to be coated is located in the process space, for any section / area of a layer of the matrix or grid-like construction material is almost is the same size after the position has left the process space again. The fact that the winding material, i.e. the construction material, moves back and forth through the process space closely spaced from one another ensures that relatively uniform processing is achieved after the matrix or grid-shaped construction material has finally left the process space.
Diese Bearbeitungsmethode lässt sich realisieren, in dem das Wickelgut, also das Konstruktionsmaterial, jeweils über entsprechende Umlenkrollen geführt wird, so dass es mehrmals den Prozessraum durchquert und der Abstand zwischen den gegenläufigen Lagen des Konstruktionsmaterials so gering wie technisch möglich dimensioniert ist. This processing method can be implemented by guiding the material to be wound, i.e. the construction material, over appropriate pulleys so that it crosses the process space several times and the distance between the opposing layers of the construction material is as small as technically possible.
Der Prozessraum, in welchem, wie bereits erläutert, eine vergleichbare Wirkungsin- tensität erzielt werden kann, ist oftmals dadurch gekennzeichnet, dass seine Tiefe, die als senkrecht gerichtete Länge zur Bandebene bzw. zur Transportrichtung des Konstruktionsmaterials zu verstehen ist, keinen großen Wert darstellt, d.h. die Aus- dehnung des Prozessraumes ist relativ gering. Dieser Umstand ist der mittleren freien Weglänge der die Wirkung verursachenden Partikel geschuldet, also demjenigen Betrag einer Länge, die ein Teilchen (z.B. Atom, Molekül, Ion oder Elektron) in einem gegebenen Material im Durchschnitt zurücklegt, bevor es zum in irgendeiner Form gearteten Stoß mit einem anderen Teilchen kommt. Aus diesem Grund ist es oftmals erforderlich, den Abstand zwischen den einzelnen Wickelgutlagen des Konstruktionsmaterials, deren benachbarte Lagen sich immer in entgegengesetzter Richtung bewegen, so gering wie möglich, also wie es die technischen und technologischen Bedingungen erlauben, zu gestalten. Vorgesehen ist es daher, ein Wickelsystem in die Vakuumbeschichtungsanlage zu integrieren, dass die Bedingung des geringen Abstandes zwischen den einzelnen sich jeweils in entgegengesetzter Richtung bewegenden Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials ermöglicht. The process space, in which, as already explained, a comparable intensity of action can be achieved, is often characterized in that its depth, which is to be understood as the length perpendicular to the belt plane or to the transport direction of the construction material, does not represent a great value, ie the exit expansion of the process space is relatively small. This fact is due to the mean free path of the particles causing the effect, i.e. the amount of a length that a particle (e.g. atom, molecule, ion or electron) travels on average in a given material before it collides with it in any form another particle comes. For this reason, it is often necessary to keep the distance between the individual layers of material to be wrapped in the construction material, the neighboring layers of which always move in opposite directions, as small as possible, i.e. as the technical and technological conditions allow. It is therefore intended to integrate a winding system into the vacuum coating system that enables the condition of the small distance between the individual layers of the matrix or grid-shaped construction material moving in opposite directions.
Dieses Wickelsystem und der Prozessraum werden derart konstruktiv ausgelegt, dass das jeweils verwendete matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial die thermische Belastung, die durch einen Bearbeitungsprozesses verursacht wird, aushalten kann und dabei nicht außerhalb erlaubter Grenzen deformiert beziehungsweise sogar zerstört wird. This winding system and the process space are designed in such a way that the respective matrix or grid-shaped construction material used can withstand the thermal stress caused by a machining process and is not deformed or even destroyed outside of the permitted limits.
Vorgesehen ist es daher, Umlenkrollen einzusetzen, die die Bewegungsrichtung des Transports des Konstruktionsmaterials invertieren bzw. in ihrer Richtung umkehren.It is therefore intended to use pulleys that invert the direction of movement of the transport of the construction material or reverse its direction.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass diese Umlenkrollen mit einer Kühlvorrichtung ausgestattet bzw. verbunden sind, um zu erreichen, dass zumindest ein Teil der durch die Bearbeitung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente eingetragenen Energie wieder abgeführt werden kann. Eine weitere Aufgabe bei der Vakuumbearbeitung der bereits beschriebenen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterialien besteht darin, die Freiräume, die von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen oder von bereits mit einem Material umhüllend beschichteten linien- und knotenförmigen Trägerelementen aufgespannt werden, mit einem weiteren Material, das zur Beschichtung verwendet wird, in der Form aufzufüllen, dass der Freiraumbereich beziehungsweise der Leerraum des bandförmigen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials von diesem weiteren Material aufgefüllt ist, wobei die Auffüllungsprozedur im Sinne von „Hineinbringen“ des Materials in den Leerraum der Matrix zu verstehen ist. Furthermore, it is provided that these deflection rollers are equipped or connected with a cooling device in order to ensure that at least part of the energy introduced by machining the linear and node-shaped carrier elements can be dissipated again. A further task in the vacuum processing of the matrix or grid-shaped construction materials already described is to fill the free spaces that are spanned by the linear and node-shaped carrier elements or by the linear and node-shaped carrier elements that have already been coated with a material, with a further material that is used for coating, to be filled in such a way that the free space area or the empty space of the band-shaped matrix or lattice-shaped construction material of this further material is filled up, whereby the filling procedure is to be understood in the sense of “bringing in” the material into the empty space of the matrix.
Darunter ist des Weiteren zu verstehen, dass nicht unbedingt eine volumendeckende Befüllung mit diesem weiteren Material erfolgen muss, sondern, und dieser Sachverhalt stellt den Regelfall dar, dass eine Verteilung des abgeschiedenen weiteren Materials innerhalb des gesamten Freiraumbereichs stattgefunden hat, diese jedoch keine volumendeckende Befüllung bedeutet. Mit anderen Worten, das in die Freiraumbereiche eingebrachte weitere Material lässt sich dadurch charakterisieren, dass es eine poröse, in der Regel eine offene poröse Strukturierung verkörpert. Hierfür ist es vorgesehen, dass das Wickelgut, also das Konstruktionsmaterial, mehrmals durch den Prozessraum beziehungsweise durch den nutzbaren Fluss Onutzbar innerhalb des Prozessraums, dessen sich ausbreitendes Feld beziehungsweise der Strom, das/der von der Prozessquelle ausgesandt wird, geführt wird. Das Wickelgut wird dabei in einem spitzen Winkel zur grundlegenden Wir- kungsrichtung des Flusses Onutzbar durch sein Bearbeitungsfeld gezogen. Zur Erhöhung der Wirkung des Bearbeitungsprozesses wird das Wickelgut mäanderförmig durch das Bearbeitungsfeld bewegt, so dass sich sowohl das Wickelgut in Wirkungsrichtung des Flusses in den spitzen Winkel hineinbewegt als auch entgegen dieser gezogen wird, wobei der Wickelguttransport ebenfalls in dem spitzen Winkel verläuft. This should also be understood to mean that it is not absolutely necessary to fill this additional material to cover the entire volume, but, and this fact represents the rule, that the further separated material has been distributed within the entire free space area, but that this does not mean filling that covers the entire volume . In other words, the further material introduced into the free space areas can be characterized in that it embodies a porous, usually an open, porous structure. For this purpose, it is provided that the winding material, i.e. the construction material, is passed several times through the process space or through the usable flow Onutzbar within the process space, whose spreading field or the current that is emitted by the process source. The winding material is thereby kung direction at an acute angle to the basic WIR of the River nu O tzbar pulled by its edit box. To increase the effectiveness of the machining process, the winding material is moved in a meandering manner through the processing field, so that both the winding material is moved in the direction of action of the flow into the acute angle and is pulled against it, with the winding material transport also running at the acute angle.
Für einen Großteil der Prozessquellen gilt, dass die Wirkung, die als eine Interaktion anzusehen ist, durch eine Vorzugsrichtung gekennzeichnet ist. Darunter ist zu verstehen, dass sich der Fluss grundsätzlich in eine bestimmte, prädeterminierte Richtung ausbreitet. Diese Richtung wird grundlegende Flussrichtung oder Primärrich- tung bezeichnet. Obwohl der Hauptteil der Interaktion in der prädeterminierten Richtung wirkt, vollziehen sich dennoch auch Wirkungen innerhalb einer Winkelverteilung, das heißt, es tritt eine Verteilung der Wirkung über verschiedene Richtungen im Raum auf, so dass von einer Streuung der Winkelverteilung der Wirkung gesprochen werden kann. Bei einer lonenbearbeitung beispielsweise stellt die Interaktion eine Wechselwirkung zwischen den energetischen Ionen und der Oberfläche des zu bearbeitenden Mediums wie des Konstruktionsmaterials dar, wobei sich die Ionen in eine bevor- zugte, prädeterminierte Richtung bewegen. Beispielsweise durch Zusammenstöße mit neutralen Teilchen oder durch Wechselwirkungen mit gleich geladenen Teilchen entsteht eine Winkelverteilung der sich bewegenden Ionen, die sich bei der Oberflächenbearbeitung bemerkbar macht. For a large part of the process sources, the effect, which is to be regarded as an interaction, is characterized by a preferred direction. This means that the flow basically spreads in a certain, predetermined direction. This direction is called the basic flow direction or primary direction. Although the main part of the interaction acts in the predetermined direction, effects also occur within an angular distribution, that is, the effect is distributed over different directions in space, so that one can speak of a scattering of the angular distribution of the effect. In the case of ion processing, for example, the interaction represents an interaction between the energetic ions and the surface of the medium to be processed, such as the construction material, with the ions moving into a preferred move in a specific, predetermined direction. For example, collisions with neutral particles or interactions with similarly charged particles create an angular distribution of the moving ions, which is noticeable during surface treatment.
Somit ist auch in diesem Fall eine Winkelverteilung der Wirkung zu verzeichnen. Bei einer Beschichtung verläuft die Bewegung der Partikel des abzuscheidenden Materials ebenfalls in eine bevorzugte, eine prädeterminierte Richtung, die die grundlegende Flussrichtung für den Beschichtungsprozess darstellt. Bei Beschichtungspro zessen wird diese Richtung durch die thermischen Verhältnisse bestimmt. Der Fluss Onutzbar und seine bevorzugte Richtung breitet sich immer vom energetisch höchsten Zustand aus, also von der aussendenden Fläche des Bearbeitungsmedi ums bzw. der Prozessquelle, durch die das abzuscheidende Gut, beispielsweise das Verdampfungsgut beziehungsweise die verdampften Partikel, das/die im Bear beitungsinstrument erzeugt wird/werden, also von dem Bereich, der die höchste Temperatur aufweist, in den energetisch niedrigsten Zustand, also in den Bereich, in dem die niedrigsten Temperaturen vorliegen. An angular distribution of the effect can thus also be recorded in this case. In the case of a coating, the movement of the particles of the material to be deposited likewise runs in a preferred, predetermined direction, which represents the basic flow direction for the coating process. In the case of coating processes, this direction is determined by the thermal conditions. The flow On usable and its preferred direction always spreads from the energetically highest state, i.e. from the emitting surface of the processing medium or the process source through which the material to be separated, for example the material to be vaporized or the vaporized particles, the one in the bear processing instrument is / are generated, i.e. from the area that has the highest temperature to the energetically lowest state, i.e. into the area in which the lowest temperatures are present.
Es ist daher vorgesehen, dass das zu beschichtende Substrat wie das Konstrukti onsmaterial den energetisch niedrigsten Zustand innehat. Durch Zusammenstöße mit anderen neutralen Teilchen, beispielsweise mit Gasatomen, oder wenn vorhanden auch mit geladenen Teilchen oder mit Photonen entsteht eine Winkelverteilung der Teilchen, die auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden werden und somit wiederum eine Winkelverteilung der Wirkung darstellen. It is therefore provided that the substrate to be coated, like the construction material, has the lowest energy state. Collisions with other neutral particles, for example with gas atoms, or, if present, with charged particles or with photons, create an angular distribution of the particles that are deposited on the surface of the substrate and thus in turn represent an angular distribution of the effect.
Vorgesehen ist es weiterhin, den vorhandenen Freiraumbereich des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials, das als Wickelgut verwendet wird, der von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen oder von bereits mit einem Materi al umhüllend beschichteten linien- und knotenförmigen Trägerelementen aufgespannt wird, mit einem Material flächendeckend, aber nicht volumenfüllend zu schließen, ohne dabei zu fordern, dass die flächendeckende Materialschicht eine vollständig geschlossene abdeckende Schicht darstellt, sondern eine Porosität, für viele Anwendungsfälle vorteilhafterweise eine offene Porosität, aufweisen kann.It is also provided that the existing free space area of the matrix or lattice-shaped construction material, which is used as winding material, which is spanned by the linear and node-shaped carrier elements or by linear and node-shaped carrier elements already enveloping with a material, with a material covering the entire area , but not to close in a volume-filling manner without requiring that the surface-covering material layer represents a completely closed covering layer, but rather can have a porosity, advantageously an open porosity for many applications.
Für viele Anwendungsfälle stellt die Porosität der abgeschiedenen Schichten sogar eine sehr wichtige Forderung dar. Wichtig ist deshalb nur, dass die abgeschiedene Schicht den Freiraumbereich des Konstruktionsmaterials abdeckt, und zwar im Sinne einer abdeckenden Verhüllung. Es kann also auch durchaus sein, dass die den Freiraumbereich bedeckende Schicht aus mehreren Bestandteilen besteht, die in Summe eine komplette abdeckende Verhüllung des Freiraumbereichs bewirken. Diese Schicht muss die Trägerelemente beziehungsweise die bereits umhüllend beschichteten Trägerelemente nicht vollständig umhüllen, sondern kann sich beispielsweise auf einem Teilbereich der Trägerelemente, beispielsweise der Innenkante der linienförmigen Trägerelemente, aufbauen. For many applications, the porosity of the deposited layers even represents a very important requirement. It is therefore only important that the deposited Layer covers the free space area of the construction material, in the sense of a covering covering. It can therefore also be the case that the layer covering the free space area consists of several components which, in total, cause a complete covering of the free space area. This layer does not have to completely envelop the carrier elements or the carrier elements already coated in an enveloping manner, but can, for example, build up on a partial area of the carrier elements, for example the inner edge of the linear carrier elements.
Für diesen Prozess ist es vorgesehen, dass das Konstruktionsmaterial einmal durch den Prozessraum beziehungsweise durch das Bearbeitungsfeld, welches durch ei ne Prozessquelle erzeugt wird, geführt wird. Das Konstruktionsmaterial wird dabei in einem spitzen beziehungsweise sehr spitzen Winkel zur bestimmenden Flussrichtung durch das Bearbeitungsfeld gezogen, wodurch sich das zur Beschichtung verwendete Material insbesondere auf Bereiche der linienförmigen Trägerelemente, aber auch auf Bereiche der knotenförmigen abscheidet. Dieser Beschichtungspro zess wird in dem Umfang ausgeführt, bis der Freiraumbereich des Konstruktionsmaterials vollständig von dem die Schicht erzeugenden Material abgedeckt ist, ohne dass eine direkte Anbindung an ein benachbartes linienförmiges Trägerelement zwingend vollzogen sein muss. For this process, it is provided that the construction material is guided once through the process space or through the processing field, which is generated by a process source. The construction material is drawn through the processing field at an acute or very acute angle to the determining flow direction, as a result of which the material used for coating is deposited in particular on areas of the linear support elements, but also on areas of the nodular ones. This coating process is carried out to the extent that the free space area of the construction material is completely covered by the material producing the layer, without a direct connection to an adjacent linear carrier element necessarily having to be carried out.
Auf diese Weise wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial, welches durch große Freiraumbereiche gekennzeichnet war, in ein folienähnliches Material umgewandelt. Dieses entstandene Material lässt sich nunmehr mit der Anwendung einer konventionellen Folienbearbeitungstechnologie aus dem Stand der Technik weiterbearbeiten. In this way, the matrix or grid-like construction material, which was characterized by large areas of free space, is converted into a film-like material. This resulting material can now be processed further using a conventional film processing technology from the prior art.
Eine derartige Abdeckung der Freiraumbereiche des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials dient in der Regel dem Zweck, auf die Ober- und/oder Unterseite des Wickelguts in einem weiteren Schritt, also in einem zweiten und techno logisch sich vom ersten unterscheidenden Beschichtungsgang eine Schicht, bestehend aus einem oder mehreren Materialien vakuumtechnisch, das heißt durch Va kuumbeschichtungsprozesse, aufbauen zu können. Die abdeckende Schicht hilft dabei, eine flächendeckende Beschichtung, vergleichbar mit der Beschichtung einer Folie, zu erzeugen. Des Weiteren ermöglicht es der zweite Beschichtungsgang auch, den Leerraum des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials mit dem während dieses Beschichtungsprozesses abgeschiedenen Material beziehungswei se den Materialien zu befüllen. Such a covering of the free space areas of the matrix or lattice-shaped construction material usually serves the purpose of applying a layer consisting of on the top and / or bottom of the winding material in a further step, i.e. in a second and technologically different coating process from the first to be able to build up one or more materials using vacuum technology, i.e. by vacuum coating processes. The covering layer helps to create a comprehensive coating, comparable to the coating of a film. The second coating process also makes it possible also to fill the empty space of the matrix or grid-shaped construction material with the material or the materials deposited during this coating process.
Mithilfe dieser Beschichtungsprozesse entsteht ein Konstruktionsmaterial bzw. ein folienartiges Funktionsmaterial, das von einer kompakten, wenn auch in der Regel porösen Beschichtung umgeben ist, wodurch sich dessen äußeres festkörperliches Erscheinungsbild von einem Funktionsmaterial in Folienform quasi nicht mehr oder unwesentlich unterscheidet. Aus diesem Grund wird häufig, auch wenn die Bezeichnung nicht den korrekten Sachverhalt widerspiegelt, von einer Funktionsfolie, beispielsweise von einer Elektrodenfolie für die Anwendung des Materials als Elektrode, gesprochen. With the help of these coating processes, a construction material or a film-like functional material is created that is surrounded by a compact, albeit usually porous, coating, which means that its external solid appearance is virtually indistinguishable or insignificant from a functional material in film form. For this reason, even if the designation does not reflect the correct facts, it is often referred to as a functional film, for example an electrode film for using the material as an electrode.
Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfälti gem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen: The previously explained features and advantages of this invention can be better understood and evaluated after carefully studying the following detailed description of the preferred, non-limiting example embodiments of the invention with the accompanying drawings, which show:
Fig. 1: eine Prinzipdarstellung zweier verschiedener Prozessquellen nach dem Stand der Technik, Fig. 2: eine beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung in einer Vakuumbeschichtungsanlage für ein matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial, Fig. 1: a schematic representation of two different process sources according to the prior art, Fig. 2: an exemplary winding device according to the invention in a vacuum coating system for a matrix or grid-shaped construction material,
Fig. 3: eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung, Fig. 4a: ein Wickelsystem für ein matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial, 3: a further exemplary winding device according to the invention, FIG. 4a: a winding system for a matrix or grid-shaped construction material,
Fig. 4b: eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung in einer Vakuumbearbeitungsanlage in einer Ausführung mit zwei Bereichen bzw. Kammern, 4b: a further exemplary winding device according to the invention in a vacuum processing system in an embodiment with two areas or chambers,
Fig. 5a bis 5f: eine Momentaufnahme der Draufsicht auf einen Ausschnitt sich über- und gegeneinander bewegender Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials mit ansteigender Anzahl der Lagen, 5a to 5f: a snapshot of the top view of a section of layers of the matrix or grid-like construction material moving over and against each other with an increasing number of layers,
Fig. 6: eine erfindungsgemäß ausgeführte Wickelvorrichtung in einer Prozesskammer, Fig. 7: eine weitere beispielhafte Wickelvorrichtung, 6: a winding device embodied according to the invention in a process chamber, 7: a further exemplary winding device,
Fig. 8a: eine Prinzipdarstellung einer Bearbeitung insbesondere einer Beschichtung, 8a: a basic illustration of processing, in particular of a coating,
Fig. 8b: eine Prinzipdarstellung einer Bearbeitung, insbesondere einer Beschichtung, mittels eines Wickelsystems nach Fig. 4b, FIG. 8b: a basic illustration of a processing, in particular a coating, by means of a winding system according to FIG. 4b,
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung einer Beschichtung zur Erläuterung eines Schichtaufbaus, 9 shows a basic illustration of a coating to explain a layer structure,
Fig. 10a bis c: beispielhafte Vakuumbearbeitungsanlagen mit verschiedenen Prozessquellen, Fig. 11a bis c: beispielhafte Konfigurationen von Vakuumbearbeitungsanlagen mit verschiedenen Prozessquellen in verschiedenen Modulen, Fig. 12: eine Prinzipdarstellung eines Schichtaufbaus an den linienförmigen Trägerelementen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 in zwei Varianten und 10a to c: exemplary vacuum processing systems with different process sources, FIGS. 11a to c: exemplary configurations of vacuum processing systems with different process sources in different modules, FIG. 12: a basic illustration of a layer structure on the linear support elements of the matrix or grid-like construction material 18 in two Variants and
Fig. 13: eine Prinzipdarstellung eines Auffüllens der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. 13: a basic illustration of the filling of the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18.
Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung zweier verschiedener Bearbeitungsmedien 11 bzw. Prozessquellen aus dem Stand der Technik, die helfen soll, die Begriffe Bearbeitungsinstrument 11 , Feld, Strom, Fluss, Wirkung und Wirkungsintensität so- wie die Idiome nutzbarer Fluss 13, prädeterminierte Wirkungsrichtung des Flusses, prinzipielle flussausbreitende Richtung beziehungsweise die Ausbreitung des Flus ses näher zu definieren. In der Fig. 1 sind zwei verschiedene geometrische Formen der in der Vakuumtechnik eingesetzten Bearbeitungsinstrumente 11 bzw. Prozessquellen schematisch und verallgemeinert dargestellt. Dabei weist das eine schema- tisch und verallgemeinert dargestellte Bearbeitungsinstrument 11 eine zylinderförmige und das andere eine quaderförmige Gestaltung auf. Fig. 1 shows a schematic diagram of two different processing media 11 or process sources from the prior art, which should help to understand the terms processing instrument 11, field, current, flow, effect and intensity of action as well as the idioms of usable flow 13, the predetermined direction of action of the River, the principal direction in which the river spreads or the spread of the river to be defined in more detail. In FIG. 1, two different geometric shapes of the processing instruments 11 or process sources used in vacuum technology are shown schematically and in a generalized manner. One machining instrument 11, shown schematically and in a generalized manner, has a cylindrical design and the other has a cuboid design.
Prinzipiell können die Bearbeitungsinstrumente 11 auch irgendeine andere beliebige Form aufweisen. Die in der Fig. 1 schematisch und verallgemeinert dargestellte Form widerspiegelt die am häufigsten verwendeten Gestaltungen derartiger Geräte. Es ist jedoch auch nicht selten der Fall, dass andere Formen, beispielsweise zusammengesetzte Formen, bestehend aus quader- und zylinderförmigen Elementen, zum Einsatz kommen. Das Bearbeitungsinstrument 11 stellt das Feld beziehungs- weise Strom aussendende Aggregat dar, d.h. es ist die Quelle, durch die der Fluss erzeugt wird. In principle, the processing instruments 11 can also have any other arbitrary shape. The form shown schematically and in a generalized manner in FIG. 1 reflects the most frequently used designs of such devices. However, it is also not infrequently the case that other shapes, for example composite shapes consisting of cuboid and cylindrical elements, are used. The processing instrument 11 represents the field relational It is an aggregate that emits electricity, ie it is the source by which the flow is generated.
In den meisten Fällen verläuft der Fluss 13, dessen Feld beziehungsweise Strom im Bearbeitungsinstrument 11 bzw. einer Prozessquelle 11 erzeugt wird, von einer Oberfläche aus in den freien Raum der Vakuumkammer. Der räumliche Bereich, in dem die Wirkung des Flusses 13 zu verspüren ist und durch eine Interaktion mit dem zu beschichtenden Substrat zu einem Ertrag führen kann, wird als nutzbare Ausdehnung des Flusses bezeichnet. Diese Fläche 12, aus der heraus sich der Fluss 13 ausbreitet, ist in Fig. 1 hervorgehoben und wird als wirkungsaussendende Fläche 12 bezeichnet. Ihre Existenz ist der Tatsache geschuldet, dass eine Prozessquelle 11 keine Punktgröße darstellt, sondern immer einen Körper mit einer dreidimensionalen, endlichen geometrischen Ausdehnung, so dass die Aussendung der Wirkung immer von einem flächenartigen Gebilde, also einer Oberfläche, aus erfolgt. In most cases, the flow 13, the field or current of which is generated in the processing instrument 11 or a process source 11, runs from a surface into the free space of the vacuum chamber. The spatial area in which the effect of the river 13 can be felt and can lead to a yield through interaction with the substrate to be coated is referred to as the usable expansion of the river. This area 12, from which the flow 13 spreads, is highlighted in FIG. 1 and is referred to as the effect-emitting area 12. Its existence is due to the fact that a process source 11 does not represent a point size, but always a body with a three-dimensional, finite geometric extension, so that the effect is always emitted from a flat structure, i.e. a surface.
Die Wirkung, die durch den Fluss hervorgerufen wird, stellt einen physikalischen und/oder chemischen Wechselwirkungsprozess dar, der auf einen Festkörper, der für die spezielle Anwendung in der Vakuumtechnik als Substrat bezeichnet wird, oder in seinen oberflächennahen Bereich einwirkt, wobei ein Effekt beziehungsweise eine Reaktion hervorgerufen wird. Die Wirkung ist immer mit einer energetischen Beeinflussung des Substrats verbunden, d.h. es wird Energie übertragen. Dieser Anteil der Wirkung wird deshalb als Energieeintrag in das Substrat bezeichnet.The effect that is caused by the flow represents a physical and / or chemical interaction process that acts on a solid, which is known as a substrate for the special application in vacuum technology, or in its near-surface area, whereby an effect or a Reaction is evoked. The effect is always associated with an energetic influence on the substrate, i.e. energy is transferred. This part of the effect is therefore referred to as the energy input into the substrate.
Als Folge der Wirkung des Flusses 13 können vollkommen unterschiedliche physi kalische und/oder chemische Effekte beziehungsweise Reaktionen auf der Oberfläche beziehungsweise im oberflächennahen Bereich des Substrats hervorgerufen werden. An dieser Stelle sollen stellvertretend für eine Vielzahl an möglichen Effekten und Reaktionen nur einige wenige angeführt sein, um zu verstehen, was unter Effekten und Reaktionen zu verstehen ist. As a result of the effect of the flow 13, completely different physical and / or chemical effects or reactions can be caused on the surface or in the area of the substrate close to the surface. At this point, only a few should be listed as representative of a large number of possible effects and reactions, in order to understand what is meant by effects and reactions.
Eine Wirkung eines sich ausbreitenden Flusses 13 kann beispielsweise die Reinigung einer Substratoberfläche bedingen. An der Substratoberfläche oder im oberflächennahen Bereich des Substrats lassen sich durch individuelle Wirkungen Aktivierungsprozesse hervorrufen. Es können weiterhin mithilfe besonderer Wirkungen auch physikalische und/oder chemische Ätzungen in diesem Substratbereich voll- zogen werden. Darüber hinaus lassen sich wiederum durch die Eigenschaften des Flusses 13 besonders gestaltete Wirkungen, wie Oxidationsprozesse oder andere chemische Reaktionen, in der Oberflächenregion oder an der Oberfläche des Sub strats hervorrufen. Außerdem lassen sich die Substratoberflächen mit einem oder mehreren Materialien beschichten. In diesem Fall stellt das Verdampfungsgut des Beschichtungsprozesses den Fluss und die auf die Feststoffanteile des Substrats abgeschiedene Schicht die spezielle Wirkung dar. Gemäß der vorliegenden Erfin dung stellt das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 das flexible Substrat 18 dar. An effect of a spreading river 13 can, for example, cause the cleaning of a substrate surface. Activation processes can be brought about by individual effects on the substrate surface or in the area of the substrate close to the surface. Furthermore, with the help of special effects, physical and / or chemical etching can also be carried out in this substrate area. be pulled. In addition, the properties of the river 13 can in turn produce specially designed effects, such as oxidation processes or other chemical reactions, in the surface region or on the surface of the substrate. In addition, the substrate surfaces can be coated with one or more materials. In this case, the evaporation material of the coating process represents the flow and the layer deposited on the solid fractions of the substrate represents the special effect. According to the present invention, the matrix or grid-shaped construction material 18 represents the flexible substrate 18.
Unter einem nutzbaren Fluss 13 ist diejenige räumliche Ausdehnung 13 des Flusses zu verstehen, in der seine Wirkung zur Beeinflussung eines Substrats zur Entfaltung kommen kann, also physikalische und/oder chemische Effekte beziehungsweise Reaktionen mit dem Substrat, das heißt an seiner Oberfläche oder seinem oberflä chennahen Bereich, hervorruft. Für technische Anwendungen, wie sie in Vakuumanlagen zum Einsatz kommen, wird die räumliche Ausdehnung des nutzbaren Flusses 13 meist in der Weise eingegrenzt, dass die Intensität an jedem Punkt des Raumes nahezu denselben Betrag oder einen Betrag der gleichen Größenordnung aufweist. Diese Eingrenzung kann mithilfe von Gleichung (3) vorgegeben werden und stellt deshalb eine willkürliche Festlegung dar, die jedoch aus technischer Sicht eine sinnvolle Maßnahme bedeutet. Die Länge 15 der Ausdehnung des eingegrenzten Wirkungsfeldes, die senkrecht zur Flussaustrittsfläche 12 festgelegt ist, wird als Flussausdehnung 15 bezeichnet. A usable flow 13 is that spatial extent 13 of the flow in which its effect on influencing a substrate can develop, i.e. physical and / or chemical effects or reactions with the substrate, i.e. on its surface or near its surface Area. For technical applications such as those used in vacuum systems, the spatial extent of the usable flow 13 is usually limited in such a way that the intensity has almost the same amount or an amount of the same order of magnitude at every point in the room. This limitation can be specified with the help of equation (3) and is therefore an arbitrary definition which, however, is a sensible measure from a technical point of view. The length 15 of the extent of the delimited field of action, which is defined perpendicular to the flow exit surface 12, is referred to as the extent of the flow 15.
Sehr häufig existiert zwischen der Flussaustrittsfläche 12, durch das das Feld beziehungsweise der Strom des Bearbeitungsmediums 11 ausgesandt wird, und dem nutzbaren Fluss 13 ein räumlicher Bereich 14 endlicher und damit begrenzter Aus dehnung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwar die angestrebte Wirkung be reits in Kraft treten also auch schon genutzt werden könnte, aber auch noch Felder beziehungsweise Ströme wirken, deren Kräfte bei Wechselwirkung mit einem Sub strat eine Rückwirkung auf die Prozessquelle 11 hervorrufen oder für das Substrat eine schädigende und irreversible Beeinflussung verursachen könnten. Aus diesem Grund darf sich das Substrat während der Ausführung des Bearbeitungsprozesses nicht in diesem Bereich aufhalten. Diese räumliche Ausdehnung stellt somit einen verbotenen räumlichen Bereich 14 für das Substrat dar und wird deshalb als verbo tene Zone 14 bezeichnet. Very often there is a spatial area 14 of finite and thus limited extent between the flow exit surface 12, through which the field or the flow of the processing medium 11 is emitted, and the usable flow 13, which is characterized by the fact that the desired effect is already in Force could also be used, but fields or currents also act, the forces of which, when interacting with a substrate, cause a reaction on the process source 11 or could cause a damaging and irreversible influence on the substrate. For this reason, the substrate must not be in this area while the machining process is being carried out. This spatial expansion thus represents one Prohibited spatial area 14 for the substrate and is therefore referred to as a prohibited zone 14.
Der Fluss 13 breitet sich in einer Vorzugsrichtung 16 aus, die von der Prozessquelle 11 und durch die Flussaustrittsfläche 12 bestimmt wird und als Primärrichtung 16 der Ausbreitung des Flusses 13 angesehen werden kann, d.h. die Ausbreitung erfolgt in eine festgelegte, prädeterminierte Richtung, die von der Quelle und durch die Flussaustrittsfläche 12 vorgegeben ist. Grundsätzlich erfolgt die Wirkung des Flusses 13 bei einer Interaktion mit der Oberfläche der Feststoffelemente eines Substrats oder ihrer oberflächennahen Bereiche aus dieser Vorzugsrichtung 16, also der Primärrichtung 16. Aufgrund von Streuprozessen, Reflektionen und ähnli chen Prozessen kann die Wirkung eine Winkelverteilung 17 erfahren, die die Inten sität der Wirkung zwar abschwächen kann, sie aber nicht vernichtet. Es vollziehen sich deshalb interaktive Prozesse, deren Einwirkungen einer Winkelverteilung 17 unterliegen. The flow 13 spreads in a preferred direction 16, which is determined by the process source 11 and by the flow exit area 12 and can be viewed as the primary direction 16 of the spread of the flow 13, ie the spread takes place in a fixed, predetermined direction that is determined by the Source and is predetermined by the flow exit area 12. Basically, the effect of the flow 13 occurs when interacting with the surface of the solid elements of a substrate or their near-surface areas from this preferred direction 16, i.e. the primary direction 16. Due to scattering processes, reflections and similar processes, the effect can experience an angular distribution 17, which the The intensity of the effect can indeed weaken, but it does not destroy it. Interactive processes are therefore carried out, the effects of which are subject to an angular distribution 17.
In der Fig. 2 ist eine beispielhafte erfindungsgemäße Wickelvorrichtung 1 in einer Vakuumbearbeitungsanlage für ein matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial 18 dargestellt, welches sich durch eine Wickelvorrichtung 1, ein sogenanntes „Rolle-zu-Rolle“-System 1, bewegt. Das flexible matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wird in Wickelrichtung 19 über zwei Rollengruppen 20 und 21 beziehungsweise Walzengruppen 20 und 21, bestehend aus mehreren größeren Rollen 23 beziehungsweise größeren Walzen 23 und mehreren kleineren Rollen 24 beziehungsweise kleineren Walzen 24 bewegt. Diese Ausführung mittels größerer Rollen 23 und kleinerer Rollen 24 ist beispielhaft und kann von einem Fachmann entsprechend angepasst werden, so könnte aus Platzgründen beispielsweise nur ein Einsatz von kleineren Rollen 24 erfolgen. 2 shows an exemplary winding device 1 according to the invention in a vacuum processing system for a matrix or grid-shaped construction material 18, which moves through a winding device 1, a so-called “roll-to-roll” system 1. The flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is moved in the winding direction 19 over two roller groups 20 and 21 or roller groups 20 and 21, consisting of several larger rollers 23 or larger rollers 23 and several smaller rollers 24 or smaller rollers 24. This embodiment using larger rollers 23 and smaller rollers 24 is an example and can be adapted accordingly by a person skilled in the art; for reasons of space, for example, only smaller rollers 24 could be used.
In einem Freibereich 26 in einer evakuierbaren Prozesskammer bzw. einen evakuierbaren Prozessbereich, in dem keine Rollen beziehungsweise Walzen angeordnet sein müssen, der sich zwischen der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rol lengruppe 21 befindet, bewegt sich das flexible matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in geringem Abstand 25 voneinander, übereinander liegend, gegenläufig zueinander. Der durch zwei gegenüberstehende, entgegengesetzt gerichtete Pfeile gekennzeichnete Längenbetrag 25 kennzeichnet den Abstand 25 zwischen der obersten und der untersten Lage des gegenläufig beförderten matrix- oder git terförmigen Konstruktionsmaterials 18. In a free area 26 in an evacuable process chamber or an evacuable process area, in which no rollers or rollers have to be arranged, which is located between the first roller group 20 and the second roller group 21, the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 moves in a small distance 25 from one another, lying one above the other, in opposite directions to one another. The length amount 25 marked by two opposite arrows pointing in opposite directions indicates the distance 25 between the top and bottom layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 conveyed in opposite directions.
Vorgesehen ist es, dass mindestens ein nutzbarer Fluss 13 mindestens eines Bearbeitungsinstruments 11, welches in einen der Freibereiche 26 angeordnet ist, die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats 18, also des flexiblen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, bei ihrem entgegengesetzten parallelen Transport, in geringem Abstand 25 voneinander, durch den Freibereich 26 gleichzeitig durchdringt, wobei das Bearbeitungsinstrument 11 und der nutzbare Fluss 13 in der Fig. 2 nicht dargestellt sind. Für den Fall, dass mehr als zwei Lagen des flexiblen Substrats 18 gleichzeitig parallel und eng beabstandet zueinander durch den Freibereich 26 transportiert werden, werden auch mehr als zwei Lagen vom nutzba ren Fluss 13 des Bearbeitungsinstruments 11 durchdrungen, also alle Lagen des flexiblen Substrats 18. It is provided that at least one usable flow 13 of at least one processing instrument 11, which is arranged in one of the free areas 26, the first and the second layer of the flexible substrate 18, i.e. the flexible matrix or grid-shaped construction material 18, during their opposite parallel transport , at a small distance 25 from one another, penetrates through the free area 26 at the same time, the machining instrument 11 and the usable flow 13 not being shown in FIG. 2. In the event that more than two layers of the flexible substrate 18 are simultaneously transported parallel and closely spaced from one another through the free area 26, more than two layers are also penetrated by the usable flow 13 of the processing instrument 11, i.e. all layers of the flexible substrate 18.
Vorgesehen ist es auch, dass ein derartig geringer Abstand zwischen zwei benachbart und gegenläufig transportierten Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 in einem Bereich zwischen etwa 1 mm und 10 mm, insbesondere liegt dieser Abstand bei 2,5 mm liegt. It is also provided that such a small distance between two adjacent and oppositely transported layers of the matrix or grid-like construction material 18 is in a range between approximately 1 mm and 10 mm, in particular this distance is 2.5 mm.
Die Führung des flexiblen matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 über fünf kleinere Rollen 24 und drei größere Rollen 23 in der ersten Rollengruppe 20 und über vier kleinere Rollen 24 und vier größere Rollen 23 in der zweiten Rollengruppe 21 ist in der Fig. 2 mittels entsprechender Richtungspfeile am matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 gezeigt. Zu erkennen ist, dass bei spielsweise eine erste (obere) Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 von der Rolle 24a der ersten Rollengruppe 20 zur Rolle 24b der zwei ten Rollengruppe 21 in einer ersten Transportrichtung 64 transportiert wird. In der zweiten Rollengruppe 21 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 übereine kleine Rolle 24b, eine große Rolle 23a und eine kleine Rolle 24c derart umgelenkt, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in einer zweiten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur ersten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 von der Rolle 24c der zweiten Rollengruppe 21 zur Rolle 24d der ersten Rollengruppe 20 in einer zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird. In der ersten Rollengruppe 20 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsma terial 18 über eine kleine Rolle 24d und eine große Rolle 23b derart umgelenkt, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in einer dritten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur zweiten Lage des matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterials 18 von der großen Rolle 23b der ersten Rollengruppe 20 zur einer kleinen Rolle 24e der zweiten Rollengruppe 21 wieder in der ersten Transportrichtung 64 transportiert wird. The guidance of the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 over five smaller rolls 24 and three larger rolls 23 in the first roll group 20 and over four smaller rolls 24 and four larger rolls 23 in the second roll group 21 is shown in FIG. 2 by means of corresponding directional arrows shown on the matrix or grid-shaped construction material 18. It can be seen that, for example, a first (upper) layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported from the roller 24a of the first roller group 20 to the roller 24b of the second roller group 21 in a first transport direction 64. In the second group of rollers 21, the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over a small roller 24b, a large roller 23a and a small roller 24c in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is tight in a second layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 at a distance from the first layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 from the roller 24c of the second roller group 21 to the roller 24d of the first roller group 20 in a second transport direction 65. In the first group of rollers 20, the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over a small roller 24d and a large roller 23b in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 in a third layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is closely spaced from the second Position of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported from the large roller 23b of the first roller group 20 to a small roller 24e of the second roller group 21 again in the first transport direction 64.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über eine kleine Rolle 24e und eine große Rolle 23c umgelenkt, so dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in einer vierten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur dritten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 von der großen Rolle 23c der zweiten Rollengruppe 21 zu einer kleinen Rolle 24f der ersten Rollengruppe 20 wieder in der zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird. In der ersten Rollengruppe 20 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über die kleine Rolle 24f, eine große Rolle 23d und eine kleine Rolle 24g derart umgelenkt, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in einer fünften Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur vierten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmateri- als 18 von der kleinen Rolle 24g der ersten Rollengruppe 20 zur einer großen Rolle 23e der zweiten Rollengruppe 21 wieder in der ersten Transportrichtung 64 transportiert wird. In the second group of rollers 21, the matrix or grid-like construction material 18 is deflected over a small roller 24e and a large roller 23c, so that the matrix or grid-like construction material 18 in a fourth layer of the matrix or grid-like construction material 18 is closely spaced from the third layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported again in the second transport direction 65 from the large roller 23c of the second roller group 21 to a small roller 24f of the first roller group 20. In the first group of rollers 20, the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the small roller 24f, a large roller 23d and a small roller 24g in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is in a fifth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 closely spaced from the fourth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 from the small roller 24g of the first roller group 20 to a large roller 23e of the second roller group 21 is transported again in the first transport direction 64.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über die große Rolle 23e und eine kleine Rolle 24h derart umgelenkt, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in einer sechsten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eng beabstandet zur fünften Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 von der kleinen Rolle 24h der zweiten Rollengruppe 21 zur einer kleinen Rolle 24i der ersten Rollengruppe 20 wieder in der zweiten Transportrichtung 65 transportiert wird. Nachfolgend wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen in Richtung eines nicht dargestellten Aufwickelmoduls 39 transportiert, dass das matrix- oder gitterförmige Konstrukti- onsmaterial 18 dann aufnimmt. Dies erfolgt im Beispiel der Fig. 2 derart, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über die kleine Rolle 24i und eine große Rolle 23f umgelenkt und ohne den Freibereich 26 zu durchlaufen zu einer weiteren großen Rolle 23g transportiert wird. Das in der Fig. 2 nicht dargestellte Abwickelmodul 38 ist beispielsweise derart angeordnet, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 der ersten kleinen Rolle 24a direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen zugeführt wird. In the second roller group 21, the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23e and a small roller 24h in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 in a sixth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is closely spaced from the fifth layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported again in the second transport direction 65 from the small roller 24h of the second roller group 21 to a small roller 24i of the first roller group 20. Subsequently, the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported directly or by means of further rollers, not shown, in the direction of a winding module 39, not shown, that the matrix or grid-shaped construction material onsmaterial 18 then takes up. In the example of FIG. 2, this takes place in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the small roller 24i and a large roller 23f and is transported to a further large roller 23g without passing through the free area 26. The unwinding module 38, not shown in FIG. 2, is arranged, for example, in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 18 is fed to the first small roll 24a directly or by means of further rolls, not shown.
Dieser Vorgang des Umlenkens des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmate- rials 18 und sein Transport zwischen der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rollengruppe 21 bzw. umgekehrt wird in der Fig. 2 beispielhaft sechs Mal durchgeführt, sodass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 eng beabstan- det zueinander in sechs Lagen durch den Freibereich 26 in einer Prozesskammer bzw. einem Prozessbereich bewegt wird. Aus Sicht eines in der Fig. 2 nicht darge- stellten Bearbeitungsintruments 11 bzw. einer Prozessquelle 11 in Richtung auf die sechslagige Führung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ergibt sich ein Bild, wie es der Darstellung in der Fig. 5f entspricht. Im Vergleich zu einer einlagigen Beschichtung, bei der die Prozessquelle das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wie in der Fig. 5a dargestellt „sieht“, ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aus der „Sicht“ der Prozessquelle 11. Es soll angemerkt werden, dass die Darstellungen in der Fig. 5 jeweils einer Momentaufnahme entsprechen und daher nicht vollständig die Dynamik des real ablaufenden Prozesses illustrieren können. Somit trifft mehr zu beschichtendes Material oder Material, das zur Oberflächenbearbeitung der Feststoffe des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 verwendet wird, auf das sechslagige matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmateri- al 18 und die Bearbeitung bzw. Beschichtung erfolgt wesentlich effektiver, als es mit nur einer Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 möglich wäre. This process of deflecting the matrix or grid-like construction material 18 and transporting it between the first roller group 20 and the second roller group 21 or vice versa is carried out six times in FIG. 2, so that the matrix or grid-like construction material 18 is closely spaced - that is moved in six layers relative to one another through the free area 26 in a process chamber or a process area. From the point of view of a processing instrument 11 (not shown in FIG. 2) or a process source 11 in the direction of the six-layer guidance of the matrix-shaped or lattice-shaped construction material 18, an image results as it corresponds to the illustration in FIG. 5f. Compared to a single-layer coating, in which the process source “sees” the matrix or grid-like construction material 18 as shown in FIG. 5a, there is a significant reduction in the free spaces of the matrix or grid-like construction material 18 from the “point of view” of the process source 11. It should be noted that the representations in FIG. 5 each correspond to a snapshot and therefore cannot fully illustrate the dynamics of the process actually taking place. Thus, more material to be coated or material that is used for surface processing of the solids of the matrix or grid-like construction material 18 meets the six-layer matrix or grid-like construction material 18 and the processing or coating is much more effective than with just one Position of the matrix or grid-shaped construction material 18 would be possible.
Eine Einschränkung auf diese Anzahl von sechs Lagen ist nicht vorgesehen. Eine entsprechende Anpassung der Anzahl der Lagen sowie der ersten Rollengruppe 20 und der zweiten Rollengruppe 21 kann durch einen Fachmann vorgenommen werden. A restriction to this number of six layers is not intended. A corresponding adaptation of the number of layers and the first group of rollers 20 and the second group of roles 21 can be made by a person skilled in the art.
Ebenso muss die Wickelvorrichtung 1 nicht zwangsläufig horizontal angeordnet werden, sondern sie kann genauso vertikal oder schräg angeordnet werden. Gege- benenfalls ist dann nicht mehr von übereinander, sondern von nebeneinander liegenden Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 zu sprechen. Likewise, the winding device 1 does not necessarily have to be arranged horizontally, but it can also be arranged vertically or at an angle. If necessary, one should then no longer speak of layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 lying one above the other, but rather of layers lying next to one another.
Vorgesehen ist es, aber hier nicht dargestellt, im Freibereich 26 der Prozesskammer entsprechende Bearbeitungsinstrumente 11 bzw. Prozessquellen 11 anzuordnen, mittels derer beispielsweise zur Beschichtung geeignetes Material auf das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 aufgetragen werden kann. Derartige Bearbeitungsinstrumente 11 können im Freibereich 26 sowohl auf einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallel und gegenläufig laufen den Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, wie bei- spielsweise oberhalb, als auch auf einer zweiten Seite, wie beispielsweise unterhalb, des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 angeordnet werden. Auch die Anzahl der anzuordnenden Bearbeitungsinstrumente 11 im Freibereich 26 kann variieren. It is intended, but not shown here, to arrange corresponding processing instruments 11 or process sources 11 in the free area 26 of the process chamber, by means of which, for example, material suitable for coating can be applied to the matrix or grid-shaped construction material 18. Such processing instruments 11 can be used in the free area 26 both on a first side of the closely spaced, preferably parallel and opposing, layers of the matrix or grid-shaped construction material 18, for example above, and on a second side, such as below, for example matrix or grid-shaped construction material 18 are arranged. The number of processing instruments 11 to be arranged in the free area 26 can also vary.
Das erfindungsgemäße Wickelsystem 1 ist für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen oder für Beschichtungsprozesse, die eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 bewirken, sowie gegebenenfalls mit Einschränkungen für Beschichtungsprozesse, die zur Auffüllung der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktions- materials 18 dienen, geeignet. The winding system 1 according to the invention is for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions or for coating processes that cause an enveloping coating of the linear and node-shaped support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18, as well as possibly with restrictions for coating processes that are used to fill the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18 are suitable.
In Fig. 3 ist ein weiteres beispielhaftes „Rolle-zu-Rolle“-System 2 schematisch dargestellt, das dem erfinderischen Gegenstand Genüge trägt. Diese Wickelvorrichtung 2 besteht aus drei Rollengruppen 20, 21 und 22. Das Wickelsystem 2 schließt zwei Freibereiche in einer Prozesskammer ein, nämlich ersten Freibereich 27 und zweiten Freibereich 28, durch die das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 mehrmals hin und her transportiert wird. Das hier nur an einer Stelle beispielhaft dargestellte Abschirmblech 29 dient dazu, dass eventuelle Auftreten einer Wir- kung eines Flusses F, die durch das Feld beziehungsweise durch den Strom, der in einem Bearbeitungsinstrument 11 erzeugt wird, abzuschirmen, um hinter dem ma- trix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 angeordnete Rollen beziehungsweise Walzen, die einer direkten Wirkung ausgesetzt wären, vor dieser Wirkung zu schützen. In FIG. 3, a further exemplary “roll-to-roll” system 2 is shown schematically, which satisfies the inventive subject matter. This winding device 2 consists of three roller groups 20, 21 and 22. The winding system 2 includes two free areas in a process chamber, namely first free area 27 and second free area 28, through which the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported back and forth several times. The shielding plate 29, shown here by way of example only at one point, serves to prevent possible occurrences of an impact Effect of a flow F, which is shielded by the field or by the current that is generated in a machining instrument 11, in order to prevent rollers or rollers arranged behind the matrix or lattice-shaped construction material 18, which would be exposed to a direct effect, from this effect to protect.
Das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wird sowohl in den Freibereichen 26 der Fig. 2 als auch im ersten Freibereich 27 und im zweiten Freibereich 28 der Fig. 3 mehrmals hin und her geführt. Dabei bewegt sich das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 in geringem Abstand 25 voneinander, übereinander angeordnet, gegenläufig. Das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wird somit in der Fig. 3 durch den ersten Freibereich 27 in einer ersten Richtung, wie einer ersten Transportrichtung 64', hingeführt und in einer zweiten Transportrichtung 65', welche der ersten Transportrichtung 64' entgegengesetzt ist, hergeführt. Außerdem wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmateri- al 18 in der Fig. 3 durch den zweiten Freibereich 28 in einer dritten Richtung, wie einer dritten Transportrichtung 66, hingeführt und in einer vierten Transportrichtung 67, welche der dritten Transportrichtung 66 entgegengesetzt ist, hergeführt. Dieser Prozess kann, wie in der Fig. 3 beispielhaft gezeichnet ist, mit weiteren Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 fortgesetzt werden. Zwischen der ersten und der dritten Transportrichtung (64', 66) sowie der zweiten und der vierten Transportrichtung (65', 67) ist ein Winkel vorgesehen, welcher in einem Bereich zwischen größer 0 Grad und kleiner 180 Grad liegen kann. Der Winkel liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 30 Grad und 150 Grad. Im Beispiel der Fig. 3 ist ein Winkel von etwa 60 Grad gewählt. (m Beispiel der Fig. 3 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 zuerst von der großen Rolle 23a der ersten Rollengruppe 20 ein erstes Mal durch den ersten Freibereich 27 zu einer großen Rolle 23b der dritten Rollengruppe 22 in einer ersten Transportrichtung 64' hinbewegt. Nachfolgend wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über die große Rolle 23b umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 ein erstes Mal durch den Freibereich 28 zu einer weiteren großen Rolle 23c der zweiten Rollengruppe 21 in einer dritten Transportrichtung 66 transportiert. Das flexible matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wird über die große Rolle 23c und eine kleine Rolle 24a umgelenkt und von der kleinen Rolle 24a der zweiten Rollengruppe 21 ein zweites Mal durch den zweiten Freibereich 28 über die kleine Rolle 24b zu einer großen Rolle 23d in der dritten Rollengruppe 22 in einer vierten Transportrichtung 67 transportiert. The matrix or grid-like construction material 18 is guided back and forth several times both in the free areas 26 of FIG. 2 and in the first free area 27 and in the second free area 28 of FIG. 3. The matrix-like or grid-like construction material 18 moves in opposite directions at a small distance 25 from one another, arranged one above the other. The matrix or grid-shaped construction material 18 is thus guided in FIG. 3 through the first free area 27 in a first direction, such as a first transport direction 64 ', and in a second transport direction 65', which is opposite to the first transport direction 64 ' . In addition, the matrix or grid-shaped construction material 18 in FIG. 3 is guided through the second free area 28 in a third direction, such as a third transport direction 66, and is brought in a fourth transport direction 67, which is opposite to the third transport direction 66. This process can, as is shown by way of example in FIG. 3, be continued with further layers of the matrix or grid-shaped construction material 18. An angle is provided between the first and third transport directions (64 ', 66) and the second and fourth transport directions (65', 67) which can be in a range between greater than 0 degrees and less than 180 degrees. The angle is in particular in a range between 30 degrees and 150 degrees. In the example of FIG. 3, an angle of approximately 60 degrees is selected. (In the example of FIG. 3, the matrix or grid-shaped construction material 18 is first moved from the large roller 23a of the first roller group 20 through the first free area 27 to a large roller 23b of the third roller group 22 in a first transport direction 64 '. The matrix or grid-shaped construction material 18 is then deflected over the large roller 23b and transported from the third roller group 22 a first time through the free area 28 to a further large roller 23c of the second roller group 21 in a third transport direction 66. The flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23c and a small roller 24a and from the small roller 24a of the second roller group 21 a second time through the second free area 28 via the small roller 24b to a large roller 23d in the third roller group 22 transported in a fourth transport direction 67.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsma terial 18 über die große Rolle 23d und die kleine Rolle 24c umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24d in der ersten Rollengruppe 20 ein zweites Mal durch den Freibereich 27 in einer zweiten Transportrichtung 65' trans portiert. In the third roller group 22, the matrix or grid-shaped construction material 18 is deflected over the large roller 23d and the small roller 24c and from the third roller group 22 to a small roller 24d in the first roller group 20 a second time through the free area 27 in one second transport direction 65 'trans ported.
In der ersten Rollengruppe 21 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsma terial 18 dann über die kleine Rolle 24d, eine große Rolle 23e und die kleine Rol le 24e umgelenkt und von der ersten Rollengruppe 20 zu einer kleinen Rolle 24f in der dritten Rollengruppe 22 ein drittes Mal durch den Freibereich 27 wieder in der ersten Transportrichtung 64' transportiert. In the first roller group 21, the matrix or grid-shaped construction material 18 is then deflected over the small roller 24d, a large roller 23e and the small roller 24e and from the first roller group 20 to a small roller 24f in the third roller group 22 a third Once transported through the free area 27 again in the first transport direction 64 '.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24f, eine große Rolle 23f sowie eine weitere große Rolle 23g und eine kleine Rolle 24g umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24h in der zweiten Rollengruppe 21 ein drittes Mal durch den Freibereich 28 wieder in der dritten Transportrichtung 66 transpor tiert. In the third roller group 22, the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24f, a large roller 23f and another large roller 23g and a small roller 24g and from the third roller group 22 to a small roller 24h in the second Roller group 21 transported a third time through the free area 28 again in the third transport direction 66 benefits.
In der zweiten Rollengruppe 21 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24h, eine große Rolle 23h sowie eine kleine Rolle 24i umgelenkt und von der zweiten Rollengruppe 21 zu einer kleinen Rolle 24k in der dritten Rollengruppe 22 ein viertes Mal durch den Freibereich 28 wieder in der vierten Transportrichtung 67 transportiert. In the second roller group 21, the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24h, a large roller 23h and a small roller 24i and from the second roller group 21 to a small roller 24k in the third roller group 22 a fourth time the free area 28 is transported again in the fourth transport direction 67.
In der dritten Rollengruppe 22 wird das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 nachfolgend über die kleine Rolle 24k, eine große Rolle 23i sowie eine große Rolle 23k und eine kleine Rolle 24I umgelenkt und von der dritten Rollengruppe 22 zu einer kleinen Rolle 24m in der ersten Rollengruppe 20 ein viertes Mal durch den Freibereich 27 wieder in der zweiten Transportrichtung 65' transportiert. Nach Erreichen der kleinen Rolle 24m sind beispielsweise die vorgesehenen Bearbeitungsprozesse, wie beispielsweise Beschichtungsprozesse, abgeschlossen und das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 wird zu einem Aufwickelmodul 39 transportiert. Im Beispiel der Fig. 3 erfolgt dieser Transport über die großen Rollen 23I, 23m, 23n und 23o. In the third roller group 22, the matrix or grid-shaped construction material 18 is subsequently deflected over the small roller 24k, a large roller 23i and a large roller 23k and a small roller 24I and from the third roller group 22 to a small roller 24m in the first roller group 20 transported a fourth time through the free area 27 again in the second transport direction 65 '. After reaching the small roll 24 m, the intended processing processes, such as coating processes, for example, are completed and the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported to a winding module 39. In the example in FIG. 3, this transport takes place via the large rollers 23I, 23m, 23n and 23o.
Eine Einschränkung auf diese Anzahl von vier Lagen ist nicht vorgesehen. Eine entsprechende Anpassung der Anzahl der Lagen kann durch einen Fachmann vorgenommen werden. A restriction to this number of four layers is not intended. A person skilled in the art can adjust the number of layers accordingly.
Das in der Fig. 3 ebenfalls nicht dargestellte Abwickelmodul 38 ist beispielsweise derart angeordnet, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 der ersten großen Rolle 23a direkt oder mittels weiterer nicht dargestellter Rollen zugeführt wird. The unwinding module 38, also not shown in FIG. 3, is arranged, for example, in such a way that the matrix or grid-like construction material 18 is fed to the first large roll 23a directly or by means of further rolls not shown.
Das Wickelsystem 2 ist ebenfalls für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen, besonders aber für Be- Schichtungsprozesse, die zur Auffüllung der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 dienen, geeignet. Gegebenenfalls kann es für Be schichtungsprozesse zur Erzeugung einer umhüllenden Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 angewendet werden. In Fig. 4 sind zwei weitere Wickel-Systeme, nämlich „Rolle-zu-Rolle“-System 3 in Fig. 4a und „Rolle-zu-Rolle“-System 4 in Fig. 4b, schematisch dargestellt. In Fig. 4a ist ein Wickelsystem 3 dargestellt, mit dem das flexible matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 einlagig durch das Rollensystem bewegt wird. Die Rollen 23 sind so angeordnet, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmateri- all 8 in einem spitzen Winkel zwischen jeweils drei Rollen geführt wird. Jeweils drei Rollen 23, zwei benachbarte obere und die sich dazwischen befindliche untere beziehungsweise zwei benachbarte untere und die sich dazwischen befindliche obere, sind entsprechend angeordnet. In vielen Anwendungsfällen beträgt der Winkel <The winding system 2 is also suitable for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions, but especially for coating processes that serve to fill the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18. If necessary, it can be used for coating processes to produce an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18. In FIG. 4, two further winding systems, namely “roll-to-roll” system 3 in FIG. 4a and “roll-to-roll” system 4 in FIG. 4b, are shown schematically. In Fig. 4a a winding system 3 is shown, with which the flexible matrix or grid-shaped construction material 18 is moved in one layer through the roller system. The rollers 23 are arranged in such a way that the matrix or grid-shaped construction material 8 is guided at an acute angle between three rollers in each case. In each case three rollers 23, two adjacent upper rollers and the lower one located between them, or two neighboring lower rollers and the upper one located between them, are correspondingly arranged. In many applications the angle is <
10° . In Fig. 4b ist schematisch ein „Rolle-zu-Rolle“-System 4 dargestellt, das aus zwei Rollengruppen 20, 21 besteht. Das Wickelsystem 4 ermöglicht prinzipiell vier Frei- bereiche, je zweimal Freibereich 27 und zweimal Freibereich 28, durch die das flexible Substrat 18 beziehungsweise das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 einmal hin und her befördert wird. Das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 bewegt sich somit zweilagig jeweils in entgegengesetzter Richtung durch die Freibereiche 27 und 28. Der Winkel, der zwischen den Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aufgespannt wird, ist wiederum äußerst spitz. In vielen Anwendungsfällen beträgt dieser Winkel ^ 10°. 10 °. A “roll-to-roll” system 4, which consists of two groups of rolls 20, 21, is shown schematically in FIG. 4b. In principle, the winding system 4 enables four free areas, twice each free area 27 and twice free area 28, through which the flexible substrate 18 or the matrix or grid-like construction material 18 is conveyed back and forth once. The matrix or grid-like construction material 18 thus moves in two layers in opposite directions through the free areas 27 and 28. The angle that is spanned between the layers of the matrix or grid-like construction material 18 is again extremely acute. In many applications this angle is ^ 10 °.
Die Wickelsysteme 3 und 4 in den Fig. 4a und 4b sind für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise eine lonenbearbeitung mit energetischen Ionen, besonders aber für Beschichtungsprozesse, die eine Bedeckung der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials18 erzeugen, geeignet. Der äußerst spitze Winkel, der sich zwischen jeweils drei Rollen 23 in Fig. 4a beziehungsweise zwischen den Lagen in Fig. 4b aufspannt, bewirkt, dass sich bei einem Beschichtungsprozess eine relativ dünne Schicht auf Teilabschnitten, beispielsweise auf einer Kante, der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aufbaut, wenn die Primärrichtung 16 der von einem Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandten Partikel des Beschichtungsmaterials einen Schenkel des spitzen Winkels und das sich bewegende matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 den anderen Schenkel darstellt. Befindet sich oberhalb der obersten Lage beziehungsweise unterhalb der untersten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ein Bearbeitungsinstrument 11, welches sein ausbreitendes Feld beziehungsweise seinen Strom als Fluss F unter einem vorgegebenen Winkel in Richtung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 entsendet, erfolgt eine Wechselwirkung mit den Oberflächen beziehungsweise dem oberflächennahen Bereich der Feststoffelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. Aufgrund des geringen Flächenanteils einer Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ist der Anteil der Feststoffelemente an der gesamten Fläche, die die Lage einnimmt, gering. Dadurch, dass sich mehrere Lagen des matrix- oder gitterförmigen Kon- struktionsmaterials 18 in geringem Abstand gegeneinander bewegen, erhöht sich der Feststoffanteil des Wickelguts, der einer Wirkung des Flusses d bar ausgesetzt ist, signifikant. In Fig. 5 ist die Erhöhung des Feststoffanteils durch die Überdeckung der einzelnen Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 schematisch dargestellt. In Fig. 5a ist der Ausschnitt einer Lage eines Gewebes, das in der Abbildung eine großmaschige Leinwandbindung veranschaulicht und dem matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 entspricht, schematisch dargestellt. Fig. 5b illustriert die Momentaufnahme, wenn zwei derartige Lagen, Fig. 5c, wenn drei Lagen, Fig. 5d, wenn vier Lagen, Fig. 5e, wenn fünf Lagen und Fig. 5f, wenn sechs Lagen übereinander angeordnet sind. Es ist anschaulich festzustellen, dass, je mehr Lagen übereinander liegen, umso mehr ist das Blickfeld bei einer Betrachtung der Ober- beziehungsweise Unterseite des matrix- oder gitterförmigen Konstrukti onsmaterials 18 von feststofflichen Oberflächenanteilen der Trägerelemente aufge füllt. Auf dieser Grundlage können die Oberflächenbearbeitungsprozesse, die an den Feststoffkomponenten des Wickelguts erfolgen, weil durch die Lagenbildung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 im räumlichen Bereich des durch das Bearbeitungsinstrument 11 entfalteten nutzbaren Flusses nutzbar, in dem sich die angestrebte Wirkung erzielen lässt, sich wesentlich mehr Feststoffma terial befindet als bei dem Transport einer einzigen Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 durch diesen Bereich. The winding systems 3 and 4 in FIGS. 4a and 4b are suitable for surface processing processes, such as ion processing with energetic ions, but especially for coating processes that cover the free spaces of the matrix or grid-like construction material18. The extremely acute angle, which is spanned between three rollers 23 in FIG. 4a or between the layers in FIG. 4b, causes a relatively thin layer to form on sections, for example on an edge, of the linear and knot-shaped sections during a coating process Carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 builds up when the primary direction 16 of the particles of the coating material emitted by a machining instrument 11 represents one leg of the acute angle and the moving matrix or grid-shaped construction material 18 represents the other leg. If there is a processing instrument 11 above the top layer or below the bottom layer of the matrix or grid-shaped construction material 18, which sends its spreading field or its current as a flow F at a predetermined angle in the direction of the matrix or grid-shaped construction material 18, there is an interaction with the surfaces or the near-surface area of the solid elements of the matrix or grid-like construction material 18. Due to the small area proportion of a layer of the matrix or grid-like construction material 18, the proportion of the solid elements in the total area occupied by the layer is small. Because several layers of the matrix or lattice-shaped construction material 18 move at a small distance from one another, the solids content of the wound material, which is exposed to the effect of the flow d b ar, increases significantly. In FIG. 5, the increase in the proportion of solids due to the covering of the individual layers of the matrix-like or lattice-like construction material 18 is shown schematically. In Fig. 5a the detail of a layer of a fabric, which in the figure illustrates a large-meshed plain weave and corresponds to the matrix or grid-shaped construction material 18, is shown schematically. 5b illustrates the snapshot when two such layers, FIG. 5c when three layers, FIG. 5d when four layers, FIG. 5e when five layers and FIG. 5f when six layers are arranged one above the other. It can be clearly seen that the more layers are on top of each other, the more the field of vision is filled with solid surface fractions of the carrier elements when viewing the top or bottom of the matrix or grid-like construction material. On this basis, the surface treatment processes carried out on the solid components of the winding material can, because of the layering of the matrix or grid structure material 18 in the spatial domain of the unfolded by the machining tool 11 useable flow Usable b ar in which can achieve the desired effect, there is significantly more solid material than when a single layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is transported through this area.
In Fig. 6 ist mittels der Anordnung 5, deren Kernstück das Wickelsystem 1 aus Fig. 2 ist, die Beeinflussung eines matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmateri als 18, das sich durch das Wickelsystem 1 bewegt, schematisch und verallgemei nert dargestellt. In den meisten Fällen ist die Beeinflussung einer Bearbeitung der Feststoffkomponenten, das heißt ihrer Oberflächen beziehungsweise ihrer oberflä chennahen Bereiche, gleichzusetzen. Auslöser der Beeinflussung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 sind in der Fig. 6 zwei Bearbeitungsinstrumente 11 , die als Quelle für die Ausbreitung des Flusses 30 in einen Freibereich 26, der sich zwischen dem Rollensystem 20 und 21 befindet, dienen. Das jeweilige sich ausbreitende Feld beziehungsweise der jeweilige Strom, das/der vom jeweiligen Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandt wird, also der Fluss F, trifft auf das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18. Dabei wirkt er auf seine Oberfläche oder den oberflächennahen Bereich seiner Feststoffkomponenten ein. Eines der beiden Bearbeitungsinstrumente 11 ist oberhalb der obersten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 im Freibereich 26 und das zweite ist unter- halb der untersten Lage des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 angeordnet. Die Ausdehnung des Flusses 30 verläuft von der Flussaustrittsfläche 12 des Bearbeitungsinstruments 11 in Richtung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. Die verbotene Zone 14 und der Bereich des nutzbaren Flusses 13 werden vom Fluss 30 durchsetzt. Da die Ausdehnung des vom Fluss 30 durchsetzten Bereichs durch seine Primärrichtung 16 (siehe Fig. 1) gekennzeichnet ist, erfolgt die Wirkung auf diejenigen Festkörperbestandteile der Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, die vom Fluss frei getroffen werden können. Ferner tritt mit großer Wahrscheinlichkeit eine Winkelverteilung der Wirkung in derIn Fig. 6 is by means of the arrangement 5, the core of which is the winding system 1 from FIG. 2, the influencing of a matrix or grid-shaped construction material as 18, which moves through the winding system 1, shown schematically and generalized nert. In most cases, the influencing of the processing of the solid components, i.e. their surfaces or their near-surface areas, is to be equated with. The triggers for influencing the matrix or lattice-shaped construction material 18 are two processing instruments 11 in FIG. 6, which serve as a source for the expansion of the flow 30 into an open area 26 which is located between the roller system 20 and 21. The respective spreading field or the respective current that is emitted by the respective machining instrument 11, i.e. the flow F, hits the matrix or grid-shaped construction material 18. It acts on its surface or the near-surface area of its solid components. One of the two processing instruments 11 is above the top layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 in the free area 26 and the second is below half of the lowermost layer of the matrix or grid-shaped construction material 18 is arranged. The expansion of the flow 30 runs from the flow exit surface 12 of the machining instrument 11 in the direction of the matrix or grid-shaped construction material 18. The forbidden zone 14 and the area of the usable flow 13 are penetrated by the flow 30. Since the extent of the area traversed by the flow 30 is characterized by its primary direction 16 (see FIG. 1), the effect on those solid components of the layers of the matrix or grid-shaped construction material 18 that can be freely hit by the flow occurs. Furthermore, there is a high probability that the effect will be angularly distributed in the
Nähe der Oberfläche des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 auf. Dadurch vergrößert sich der Effekt, durch den der Oberflächen- beziehungsweise oberflächennahe Bereich beeinflusst wird. Proximity of the surface of the matrix or grid-shaped construction material 18. This increases the effect by which the surface or near-surface area is influenced.
Die Anwendung zweier Bearbeitungsinstrumente 11 , die in der Darstellung der Fig. 1 schematisch und abstrahiert dargestellt sind, soll die technisch und praktisch real gegebene also real vorhandene Möglichkeit widerspiegeln, dass sich die Beeinflussung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 beispielsweise in Form einer Bearbeitung, aus zwei prinzipiell qualitativ unterschiedlichen Richtungen, nämlich sowohl ober- als auch unterhalb des lagenförmig beförderten matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, realisieren lässt. Mit Ober- und Unterseite ist gemeint, dass prinzipiell zwei gegenüberliegende Seiten existieren, in denen sich das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 flächenartig ausdehnt. In den beiden Räumen beziehungsweise Freibereichen 26, die sich in entgegenge setzter Richtung des Lagenpaktes, das durch die mäanderförmige Bewegung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 gebildet wird, aufspannen, können die Bearbeitungsinstrumente 11 , die als Quelle des eine Wirkung erzeugenden Flusses eingesetzt werden, angeordnet sein. Auf beiden Seiten, also sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite aus, lassen sich verschiedene Winkel für die Primärrichtung 16 der Ausbreitung des eine Wirkung verursachenden Flusses, siehe Fig. 1 , einstellen. Der Fluss trifft auch auf die Feststoffanteile der Lagen auf, die sich zwischen oberster und unterster Lage befinden. Die Gestaltungsform der verwendeten Bearbeitungsinstrumente 11, aus welcher Primärrichtung 16 und unter welchem Winkel die Bearbeitungsinstrumenten 11 ihre Felder beziehungsweise Ströme entsenden und wie groß ihre Anzahl ist, hängt von nicht wenigen verschiedenen Bedingungen und Parametern ab. Das sind unter anderem konstruktive Gegebenheiten, Anforderungen des speziell zuführenden Bearbeitungsprozesses, die Bearbeitungsintensität, die Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung benach barter Bearbeitungsmedien und einige weitere Bedingungen und Parameter mehr.The use of two processing instruments 11, which are shown schematically and abstractly in the representation in FIG. 1, is intended to reflect the technically and practically real possibility, that is, the real possibility that the influencing of the matrix or grid-shaped construction material 18 is, for example, in the form of processing can be realized from two principally qualitatively different directions, namely both above and below the layered conveyed matrix or grid-shaped construction material 18. With top and bottom it is meant that in principle there are two opposite sides in which the matrix-like or grid-like construction material 18 expands flat. In the two spaces or open areas 26, which extend in the opposite direction of the pact of layers that is formed by the meandering movement of the matrix or grid-shaped construction material 18, the processing instruments 11, which are used as the source of the flow producing an effect, can be used. be arranged. On both sides, that is to say from the top as well as from the bottom, different angles can be set for the primary direction 16 of the propagation of the flow causing an effect, see FIG. 1. The flow also impacts the solids content of the layers that are between the top and bottom layers. The design form of the processing instruments 11 used, from which primary direction 16 and at what angle the processing instruments 11 their fields or Sending streams and how large their number is depends on quite a few different conditions and parameters. These include, among other things, structural conditions, requirements of the specially feeding machining process, the machining intensity, the prevention of mutual influencing of neighboring machining media and a few other conditions and parameters.
Die Anordnung 5, die in Fig. 6 dargestellt ist, kann für Oberflächenbearbeitungsprozesse, wie unter anderem Reinigung, Ätzung, chemische Reaktionsprozesse, beispielsweise Oxydation, Nitrierung oder Polymerisierung, des matrix- oder gitterför migen Konstruktionsmaterials 18, welches das Wickelgut darstellt, eingesetzt werden. The arrangement 5, which is shown in Fig. 6, can be used for surface treatment processes, such as cleaning, etching, chemical reaction processes, for example oxidation, nitriding or polymerization, of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which represents the winding material.
Soll eine umhüllende Beschichtung der Feststoffkomponenten des matrix- oder git terförmigen Konstruktionsmaterials 18, also der linien- und knotenförmigen Trägerelemente, mit einem zu beschichtenden Material vorgenommen werden, empfiehlt es sich, ebenfalls die in Fig. 6 dargestellte Anordnung 5 mit dem Wickelsystem 1 einzusetzen. If an enveloping coating of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18, i.e. the linear and node-shaped carrier elements, is to be carried out with a material to be coated, it is advisable to also use the arrangement 5 with the winding system 1 shown in FIG.
Derartige Bearbeitungsmedien 11 bzw. Bearbeitungsinstrumente 11 sind Vorrichtungen zur Kathodenzerstäubung, wie zum Beispiel planare Magnetrons, Rohrmagnetrons oder Sputterionenquellen, oder thermische Verdampfereinheiten, wie zum Beispiel Widerstandsverdampfer, Elektronenstrahlverdampfer, Lichtbogenverdampfer bzw. eine Lichtbogenverdampfungsvorrichtung, Laserverdampfer und einige mehr. Um eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente sicherzustellen, ist ein dafür entsprechender Arbeitsdruck zu wählen, der in der Regel in dem Bereich zwischen 1·103 mbar und 5·102 mbar liegt. Such processing media 11 or processing instruments 11 are devices for cathode sputtering, such as planar magnetrons, tubular magnetrons or sputter ion sources, or thermal evaporation units, such as resistance evaporators, electron beam evaporators, arc evaporators or an arc evaporation device, laser evaporator and a few more. In order to ensure an enveloping coating of the linear and knot-shaped carrier elements, an appropriate working pressure must be selected, which is generally in the range between 1 · 10 3 mbar and 5 · 10 2 mbar.
Es sei angemerkt, dass es Bearbeitungsinstrumente 11 gibt, die ihr Feld beziehungsweise ihren Strom nur von unten nach oben aussenden können. Andere wiederum bieten die technische Möglichkeit, das Feld in alle Raumrichtungen entsenden zu können. Diese gerätespezifischen Bedingungen sind bei der Anordnung der Aggregate zu berücksichtigen. It should be noted that there are processing instruments 11 which can only transmit their field or their current from below to above. Others, in turn, offer the technical possibility of being able to send the field in all spatial directions. These device-specific conditions must be taken into account when arranging the units.
Kernelement der Anordnung 6, die in Fig. 7 dargestellt ist, ist wiederum die Wickelvorrichtung 1 aus Fig. 2. Mithilfe von Fig. 7 soll auf zwei wichtige Gesichtspunk- te der Beeinflussung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 hin gewiesen werden. The core element of the arrangement 6, which is shown in FIG. 7, is again the winding device 1 from FIG. 2. With the aid of FIG. te the influencing of the matrix or grid-shaped construction material 18 are pointed out.
Zum einen soll schematisch und abstrahiert dargestellt werden, dass die Beeinflussung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 unter ganz speziel len, festgelegten Winkeln 31 , zum Beispiel dem Winkel a, vollzogen werden kann. Bei der Festlegung des Winkels a, also des Winkels 31, der sich zwischen der Vorzugsrichtung 16 des Flusses, also der Primärrichtung 16, und dem Betrag der Bewegungsrichtung 32 des Lagenpakets des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ausbildet, ist unbedingt zu beachten, dass sich das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 innerhalb des Bereichs des nutzbaren Flusses 13 bewegt. Es muss also sehr gewissenhaft darauf geachtet werden, dass das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 nicht mit dem Bereich der verbotenen Zone 14 in Kontakt gerät. On the one hand, it should be shown schematically and abstractly that the influencing of the matrix-shaped or lattice-shaped construction material 18 can be carried out at very special, fixed angles 31, for example the angle a. When defining the angle a, i.e. the angle 31 that is formed between the preferred direction 16 of the flow, i.e. the primary direction 16, and the amount of the movement direction 32 of the stack of layers of the matrix or lattice-shaped construction material 18, it is essential to ensure that the matrix or grid-shaped construction material 18 moves within the range of the usable flow 13. Care must therefore be taken very conscientiously that the matrix or grid-shaped construction material 18 does not come into contact with the area of the forbidden zone 14.
Zum anderen soll schematisch und abstrahiert dargestellt werden, dass in den verschiedensten Anwendungsfällen der Fall eintreten oder die technische Forderung auftreten kann, dass die Wirkung, deren ursächliche Quelle das Bearbeitungsinstrument 11 ist, durch eine zweite Wirkung, die deshalb als Sekundärwirkung bezeichnet werden soll, beeinflusst werden kann und als eine Beeinflussungswirkung zu verstehen ist. Als ursächliche Quelle für die Sekundärwirkung wird ein zweites Bearbeitungsinstrument 33, das als Wirkungsbeeinflussungsinstrument 33 bezeichnet werden soll, verwendet. Diese Quelle entsendet ein zweites Feld oder einen zweiten Strom, dessen Fluss 34, also ein zweiter Fluss 34, auch eine Wirkung erzeugt. Dieser zweite Fluss 34 tritt in der Regel ebenfalls aus einer Flussaustrittsfläche des Wirkungsbeeinflussungsinstrumentes 33 aus. Die Besonderheit dieses ausgesendeten speziellen Flusses 34 besteht darin, dass es mit dem Fluss 13, dessen ursächliche Quelle das Bearbeitungsinstrument 11 darstellt und durch seine Flussaustrittsfläche 12 ausgesandt wird, interagiert, auf der Oberfläche beziehungsweise in dem oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 jedoch weder den Effekt bewirkt noch die Reaktion hervorruft, die als Beeinflussung, also als Bearbeitung, erzielt werden soll. Das heißt, die Sekundärwirkung liefert keinen unmittelbaren oder direkten Beitrag zur Beeinflussung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. Die Sekundärwirkung ruft auf der Grundlage der Interaktion mit dem Fluss, den das Bearbeitungsinstrument 11 aussendet, nur eine Beeinflussung dieser Wirkung, des Effektes der Wirkung auf der Oberfläche beziehungsweise in dem oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 hervor. Die Interaktion kann dazu führen, dass sich die Intensität der Wirkung verstärkt, gleichbleibt oder verringert. Sie ist abhängig von den Parametern des Wirkungsbeeinflussungsinstrumentes 33 und dem dazugehörigen Fluss 34. Die Interaktion zwischen den beiden Flüssen 13 und 34 führt jedoch in jedem Fall dazu, dass die die Oberfläche beziehungsweise den oberflächennahen Bereich der Feststoffkomponenten des matrix- oder gitterförmigen Konstrukti- onsmaterials 18 beeinflussende Wirkung eine weitere zusätzliche Orientierung erfährt. Im Allgemeinen entsteht aus der Vorzugsrichtung 16 mit ihrer Winkelverteilung 17 eine neue Winkelverteilung in Abhängigkeit des zweiten Flusses 34 mit ihrer Winkelverteilung 36. On the other hand, it should be shown schematically and abstractly that in a wide variety of applications the case or the technical requirement can arise that the effect, the causal source of which is the processing instrument 11, is influenced by a second effect, which is therefore to be referred to as a secondary effect can be and is to be understood as an influencing effect. A second processing instrument 33, which is to be referred to as an effect influencing instrument 33, is used as the causal source for the secondary effect. This source emits a second field or a second current, the flow 34 of which, that is to say a second flow 34, also produces an effect. As a rule, this second flow 34 also emerges from a flow exit area of the effect influencing instrument 33. The peculiarity of this emitted special flow 34 is that it interacts with the flow 13, the causal source of which is the processing instrument 11 and is emitted through its flow exit surface 12, on the surface or in the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18, however, neither brings about the effect nor the reaction that is to be achieved as an influence, i.e. as a processing. That is, the secondary effect does not make any direct or direct contribution to influencing the matrix or grid-shaped construction material 18. The secondary effect calls on the basis of the interaction with the flow, which the machining instrument 11 emits, only influences this effect, the effect of the effect on the surface or in the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18. The interaction can lead to the intensity of the effect increasing, remaining the same or decreasing. It is dependent on the parameters of the effect influencing instrument 33 and the associated flow 34. However, the interaction between the two flows 13 and 34 always leads to the surface or the near-surface area of the solid components of the matrix or grid-shaped construction material 18 influencing effect experiences a further additional orientation. In general, a new angular distribution arises from the preferred direction 16 with its angular distribution 17 as a function of the second flow 34 with its angular distribution 36.
Im Extremfall kann in der neuen Winkelverteilung die Sekundärrichtung 35 die Pri- märrichtung 16 dominieren oder sogar ganz überdecken. Auf diese Weise lässt sich die Wirkung gewissermaßen in das Innere des Lagenpaketes, also in die Freibereiche der sich mäanderförmig gegeneinander bewegenden Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, hineinbringen und eine Beeinflussung der in den Lagen befindlichen Feststoffkomponenten bewirken, wodurch eine entspre- chend effektive Bearbeitung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erreicht wird. In the extreme case, the secondary direction 35 can dominate or even completely cover the primary direction 16 in the new angular distribution. In this way, the effect can be brought into the interior of the stack of layers, so to speak, into the free areas of the layers of the matrix or lattice-shaped construction material 18 moving in a meandering manner against one another, and the solid components in the layers can be influenced, whereby a correspondingly effective Processing of the matrix or grid-shaped construction material 18 is achieved.
Ist der Fluss ein Teilchenstrom und die Wirkung ein Schichtaufbau, dann resultiert ein Beschichtungsprozess. Die Beschichtungsbestandteile, also die Partikel, die abgeschieden werden sollen, auch wenn sie in die Freiräume der sich mäanderför- mig bewegenden Lagen des Wickelguts eindringen können, können sich nur an den Stellen ablagern, an denen das auch möglich ist. Die Ablagerung beziehungsweise die Anbindung der abgeschiedenen Partikel kann nur auf Feststoffkomponenten erfolgen. Das sind im speziellen Fall die linien- beziehungsweise knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18, die auch schon umhüllend beschichtet sein können. Das heißt, nur dieser Anteil der zur Beschichtung erzeugten Partikel trägt zum Beschichtungseffekt bei. Alle anderen Partikel gehen quasi verloren. Aus diesem Grund wird ein relativ spitzer Winkel a zwischen Lagenbewegung und Primärrichtung der Ausbreitung des die Wirkung erzeu- genden Flusses 13 vorgeschlagen, um möglichst viel Fläche von den linienförmigen Elementen zur Abscheidung zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren baut sich durch die Überlagerung der einzelnen Lagen einerseits eine Quasi-Wand aus Feststoff komponenten auf, die ein Durchdringen der Beschichtungspartikel durch die gesamten sich mäanderförmig gegeneinander bewegenden Lagen extrem einschränkt und andererseits den für den Beschichtungsvorgang verlorengegangenen Anteil enorm reduziert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich ein signifikant großer An teil der abgeschiedenen Partikel in den Freiräumen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 abscheidet. If the flow is a particle flow and the effect is a layer structure, then a coating process results. The coating components, ie the particles that are to be deposited, even if they can penetrate into the free spaces of the meandering layers of the wound material, can only be deposited at the points where this is also possible. The deposition or binding of the separated particles can only take place on solid components. In the special case, these are the line-shaped or node-shaped carrier elements of the matrix-shaped or grid-shaped construction material 18, which can also already be coated in an enveloping manner. This means that only this proportion of the particles produced for the coating contributes to the coating effect. All other particles are virtually lost. For this reason, a relatively acute angle a between the layer movement and the primary direction of the propagation of the Lowing flow 13 proposed in order to provide as much area as possible from the linear elements for deposition. Furthermore, the superimposition of the individual layers creates a quasi-wall of solid components on the one hand, which extremely restricts the penetration of the coating particles through the entire meandering mutually moving layers and, on the other hand, enormously reduces the amount lost for the coating process. This makes it possible to ensure that a significantly large proportion of the deposited particles are deposited in the free spaces of the matrix-like or lattice-like construction material 18.
In Fig. 7 sind die Bearbeitungsinstrumente 11 oberhalb der sich mäanderförmig ge geneinander bewegenden Lagen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsma terials 18 angeordnet. Genauso könnten sie jedoch auch unterhalb angeordnet sein.In Fig. 7, the processing instruments 11 are arranged above the meandering ge against each other moving layers of the matrix or grid-shaped Konstruktionsma material 18. However, they could just as well be arranged below.
Sollen insbesondere die linienförmigen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung, aber auch die restlichen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung mit einem oder mehreren Materialien beschichtet werden, und zwar in der Form, dass eine Abdeckung der Freiraumbereiche des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erzielt wird, ohne dabei eine volumendeckende Befüllung mit den zur Beschichtung verwendeten Stoffen anstreben zu müssen, dann können Anordnungen 7, wie sie in Fig. 8, und zwar in Fig. 8a Anordnungen 7a und in Fig. 8b Anordnungen 7b schematisch und abstrahiert dargestellt sind, verwendet werden. Es ist wichtig anzumerken, dass diese Abbildungen Illustrationen darstellen, das heißt, mit ihnen wird lediglich das Beschichtungsprinzip verdeutlicht. Welche und wie viele Beschichtungsaggregate, wie und in welcher Anordnung einge setzt und verwendet werden, hängt letztendlich von den jeweiligen Bedingungen ab. Solche Bedingungen sind beispielsweise die Größe des vorhandenen Platzes für die Installation der Aggregate, die Verhinderung der gegenseitigen Beeinflussung, die Materialeigenschaften des zu beschichtenden matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 und andere mehr. If, in particular, the linear carrier elements with or without an enveloping coating, but also the remaining carrier elements with or without an enveloping coating, are to be coated with one or more materials, namely in such a way that the free space areas of the matrix or grid-shaped construction material 18 are covered, without having to strive for a volume-covering filling with the substances used for coating, then arrangements 7, as shown in Fig. 8, namely in Fig. 8a arrangements 7a and in Fig. 8b arrangements 7b schematically and abstractly, can be used . It is important to note that these figures are illustrations, that is, they are simply used to illustrate the coating principle. Which and how many coating units, how and in which arrangement are deployed and used, ultimately depends on the respective conditions. Such conditions are, for example, the size of the space available for the installation of the units, the prevention of mutual interference, the material properties of the matrix or grid-like construction material 18 to be coated and others.
Mit den in Fig. 8 skizzierten Prinzipien werden die Trägerelemente beziehungsweise die umhüllend beschichteten Trägerelemente, insbesondere die linienförmigen Trägerelemente, beschichtet. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungspro zess bildet sich eine dünne Schicht aus, deren Ausdehnung bis hin zum nächsten Trägerelement reichen kann, wobei sich eine Berührung oder Anbindung mit dem Trägerelement nicht zwingend entwickeln muss. Diese Ausdehnung der Schicht ruft jedoch eine flächendeckende Wirkung hervor, das heißt, die Freiräume die sich zwi schen den Trägerelementen oder umhüllend beschichteten Trägerelementen auf spannen, werden durch diese Schicht abgedeckt, ohne einen volumenfüllenden Zu stand zu erzeugen. Es bildet sich aber eine abdeckende Verhüllung aus. Dabei kann durchaus die Konstellation auftreten, dass sich mehrere bedeckende Schich ten ausbilden, die in ihrer Gesamtheit den Freiraum überdecken und damit eine vollständig abdeckende Verhüllung des Freiraumbereichs bewirken. The carrier elements or the enveloping coated carrier elements, in particular the linear carrier elements, are coated with the principles sketched in FIG. 8. If the coating process is carried out sufficiently intensively, a thin layer is formed, which extends to the next Support element can range, wherein a contact or connection with the support element does not necessarily have to develop. However, this expansion of the layer produces a surface-covering effect, that is, the free spaces that span between the carrier elements or enveloping coated carrier elements are covered by this layer without creating a volume-filling situation. However, a covering veil is formed. In this case, the constellation can certainly arise that several covering layers are formed which in their entirety cover the free space and thus cause the free space area to be completely covered.
Ein solches Verfahren wird immer dann eingesetzt, wenn ein Schichtaufbau ober und/oder unterhalb des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erfolgen soll. Dieses lässt sich dann nämlich im Anschluss daran durch ein konventionelles Beschichtungsverfahren realisieren. Such a method is always used when a layer structure is to take place above and / or below the matrix or grid-shaped construction material 18. This can then be realized afterwards using a conventional coating process.
In Fig. 9 ist eine Anordnung 8 schematisch und abstrahiert dargestellt, die die Methode des Schichtaufbaus eines matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmateri als 18 in Form einer Illustration widerspiegelt. Die Anordnung 8 gliedert sich in zwei Teile auf. Die erste Teilanordnung 37a dient, wie die Anordnung 7a in der Fig. 8 demonstriert, der Schließung der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Kon struktionsmaterials 18, das als flexibles Substrat 18 eingesetzt ist, mit dem zu be schichtenden Material in Form eines Überzugs. Die zweite Teilanordnung 37b ent spricht einem konventionellen Beschichtungsaufbau mit Bearbeitungsinstrumenten 11, um Ober- und/oder Unterseite mit einem oder mehreren Stoffen im Vakuum auf der Grundlage der Technologie einer konventionellen Folienbearbeitung beschichten zu können. In Fig. 9 an arrangement 8 is shown schematically and abstractly, which reflects the method of the layer structure of a matrix or grid-shaped construction material as 18 in the form of an illustration. The arrangement 8 is divided into two parts. The first sub-assembly 37a is used, as the assembly 7a in Fig. 8 demonstrates, the closure of the free spaces of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which is used as a flexible substrate 18, with the material to be coated in the form of a coating. The second sub-arrangement 37b corresponds to a conventional coating structure with processing instruments 11 in order to be able to coat the upper and / or lower side with one or more substances in a vacuum on the basis of the technology of conventional film processing.
In Fig. 10 ist die Anordnung 1, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, in einer ein fachen Ausführungsform einer „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 9 integriert. Die Vakuumbearbeitungsanlage 9 besitzt einen modularen Aufbau und be steht aus Abwickelmodul 38, Bearbeitungsmodul 40 und Aufwickelmodul 39. Jedes Modul besitzt einen Pumpstutzen 41 , der ein Abpumpen über ein jeweiliges Abpumpsystem 42, das aus verschiedenartigen Kombinationen der Komponenten Ventile, Hochvakuum- und Vorvakuumpumpen bestehen kann, der einzelnen Kammern beziehungsweise Module ermöglicht. Die benachbarten Module sind jeweils über eine gemeinsame Öffnung, die nach Außen, also zum atmosphärischen Druckbereich hin, gedichtet sein müssen, verbunden. Es sind demzufolge keine Schleusen zwischen den einzelnen Modulen integriert, so dass das Kammersystem auch mithilfe nur eines Pumpensystems, bestehend aus Vakuumpumpenrohrzuführung, Ventil, Vorvakuum- und Hochvakuumpumpe, evakuiert werden kann. In FIG. 10, the arrangement 1, which is shown schematically in FIG. 2, is integrated in a simple embodiment of a “roll-to-roll” vacuum processing system 9. The vacuum processing system 9 has a modular structure and consists of an unwinding module 38, a processing module 40 and a winding module 39. Each module has a pump nozzle 41, which enables pumping via a respective pumping system 42, which can consist of various combinations of the components valves, high vacuum and backing pumps , which enables individual chambers or modules. The neighboring modules are each connected via a common opening, which must be sealed to the outside, i.e. to the atmospheric pressure range. As a result, there are no locks integrated between the individual modules, so that the chamber system can also be evacuated with the aid of just one pump system, consisting of a vacuum pump pipe feed, valve, backing pump and high vacuum pump.
In Fig. 10a sind beispielhaft vier Bearbeitungsinstrumente 11 in den Bearbeitungsmodul 40 der Vakuumbearbeitungsanlage 9 eingebaut. Im Fall der Fig. 10a sind diese Aggregate lonenquellen 11 , die linear beschleunigte energetische Ionen zur Bearbeitung der Oberflächen der Feststoffanteile des sich mäanderförmig bewegenden matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aussenden. In FIG. 10a, four machining instruments 11 are built into the machining module 40 of the vacuum machining system 9 by way of example. In the case of FIG. 10a, these aggregates are ion sources 11 which emit linearly accelerated energetic ions for processing the surfaces of the solid components of the meandering matrix or grid-like construction material 18.
In Fig. 10b und 10c werden beispielhaft zwei Bearbeitungsinstrumente 11 in den Bearbeitungsmodulen 40 der Vakuumbearbeitungsanlage 9 eingesetzt. In diesem Fall sind diese Aggregate Kathodenzerstäubungsvorrichtungen 11, das heißt, in Fig. 10b sind es jeweils ein planares Magnetron 11 und in Fig. 10c jeweils ein Rohrmagnetron 11, mit deren Hilfe ober- und unterhalb des sich mäanderförmig bewegenden matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ein Beschichtungsprozess vollzogen wird. Diese Anordnung wird dazu genutzt, eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder git terförmigen Konstruktionsmaterials 18 zu erzielen. Weitere erforderliche Bedingungen für diesen eine umhüllende Beschichtung bewirkenden Prozess, wie die Para meter des Arbeitsdrucks, sind einzustellen und den Prozesserfordernissen anzupassen. In FIGS. 10b and 10c, two processing instruments 11 are used in the processing modules 40 of the vacuum processing system 9 by way of example. In this case, these aggregates are cathode sputtering devices 11, that is, in Fig. 10b each is a planar magnetron 11 and in Fig. 10c each is a tubular magnetron 11, with the aid of which above and below the meandering matrix or lattice-shaped construction material 18 a coating process is carried out. This arrangement is used to achieve an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements of the matrix or grid-shaped construction material 18. Further necessary conditions for this process which effects an enveloping coating, such as the parameters of the working pressure, must be set and adapted to the process requirements.
In allen drei Modulen, also im Abwickelmodul 38, im Bearbeitungsmodul 40 und im Aufwickelmodul 39 herrschen quasi vergleichbare Druckverhältnisse, obwohl sich jede Kammer separat abpumpen lässt. Der Druckbereich ist durch die Anforderungen, die die Bearbeitungsinstrumente 11 erfordern, festgelegt. Fig. 10 soll die Variabilität der Bearbeitungsmöglichkeiten, die mithilfe der erfindungsgemäßen Wi ckelvorrichtungen, hier stellvertretend die Anordnung 1 aus Fig. 2, für matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterialien 18 möglich sind, widerspiegeln. In all three modules, that is to say in the unwinding module 38, in the processing module 40 and in the winding module 39, virtually comparable pressure conditions prevail, although each chamber can be pumped out separately. The pressure range is determined by the requirements that the processing instruments 11 require. FIG. 10 is intended to reflect the variability of the processing options which are possible with the aid of the winding devices according to the invention, here as a representative the arrangement 1 from FIG. 2, for matrix or grid-shaped construction materials 18.
In Fig. 11 sind verschiedene Anlagenkonfigurationen 10a, 10b und 10c, die ausnahmslos „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlagen darstellen, vorgestellt, in denen an verschiedenen Beispielen das Prinzip einer effektiven Bearbeitung von matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterialien 18 vorgestellt wird. Alle Anla gen besitzen einen Abwickelmodul 38 und einen Aufwickelmodul 39. Alle Module sind separat evakuierbar, da sich an jedem Modul ein Pumpstutzen 41, an dem ein jeweils an die spezielle Funktion angepasstes Abpumpsystem 42 angeschlossen ist.In FIG. 11, various system configurations 10a, 10b and 10c, which without exception represent “roll-to-roll” vacuum processing systems, are presented, in which the principle of effective processing of matrix or grid-shaped construction materials 18 is presented. All systems have an unwinding module 38 and a winding module 39. All modules can be evacuated separately, since each module has a pump nozzle 41 to which a pumping system 42 adapted to the specific function is connected.
In der Fig. 11a ist eine „Rolle-zu-Rolle“- Vakuumbearbeitungsanlage 10a zur inneren Befüllung der Freiräume eines matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials 18 mit einem Beschichtungsmaterial schematisch und abstrahiert dargestellt.In FIG. 11a, a “roll-to-roll” vacuum processing system 10a for the internal filling of the free spaces of a matrix or grid-like construction material 18 with a coating material is shown schematically and in abstract form.
Der erste Bearbeitungsschritt findet im Modul 43 stat. Dieser Schritt verkörpert eine lonenbearbeitung. Durch den Einsatz von lonenquellen 11 wird die Oberfläche der Feststoffkomponenten des matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials 18 mit energetischen Ionen bearbeitet. Gleichzeitig kann ein Aktivierungsprozess erfolgen. Um die lonenquellen 11 in ihr Arbeitsregime überführen zu können, muss sich in diesem Modul ein Arbeitsdruck im Bereich zwischen 1·1004 mbar und 8·1004 mbar einstellen lassen. Im Abwickelmodul 38 ist in der Regel jedoch nur ein Druckwert gefordert, der im Bereich von 1001 mbar oder noch höher liegt, d.h. der Druckunterschied zwischen Abwickelmodul 38 und Modul 43 ist äußerst groß. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, eine Schleusenkammer 51 , die separat abgepumpt werden kann, zwischen den beiden Modulen einzubauen. Die Schleusenkammer 51 enthält Rollschleusen und bewirkt eine außerordentlich hohe Dichtheit. Dadurch lässt sich auch bei großen Druckunterschieden weitestgehend verhindern, dass sich ein stö render Gasaustausch vom Abwickelmodul 38 zum Modul 43 ausbilden kann. The first processing step takes place in module 43 stat. This step embodies ion processing. By using ion sources 11, the surface of the solid components of the matrix or grid-like construction material 18 is processed with energetic ions. An activation process can take place at the same time. In order to be able to transfer the ion sources 11 to their working regime, a working pressure in the range between 1 · 10 04 mbar and 8 · 10 04 mbar must be able to be set in this module. As a rule, however, only one pressure value is required in the unwinding module 38 which is in the range of 10 01 mbar or even higher, ie the pressure difference between the unwinding module 38 and module 43 is extremely large. For this reason, it is advisable to install a lock chamber 51, which can be pumped out separately, between the two modules. The lock chamber 51 contains roller locks and produces an extremely high level of tightness. As a result, even with large pressure differences, it is possible to largely prevent a disruptive gas exchange from developing from the unwinding module 38 to the module 43.
Die Wickelvorrichtung für den Transport des matrix- oder gitterförmigen Konstrukti onsmaterials 18 im Modul 43 entspricht der Wickelvorrichtung 1, die in Fig. 2 sche matisch dargestellt ist. Mithilfe dieser Vorrichtung lässt sich das matrix- oder gitter förmige Konstruktionsmaterial 18 mäanderförmig an den beispielhaft verwendeten vier lonenquellen 11, das heißt zwei ober- und zwei unterhalb des Lagenpakets, vorbei bewegen. The winding device for the transport of the matrix or grid-shaped construction material 18 in the module 43 corresponds to the winding device 1, which is shown cally in FIG. With the aid of this device, the construction material 18 in the form of a matrix or lattice can be moved in a meandering manner past the four ion sources 11 used by way of example, that is, two above and two below the stack of layers.
Um einen Gasaustausch zwischen Modul 44 und Modul 43 weitestgehend zu vermeiden, ist zwischen diesen beiden Kammern wiederum eine Schleusenkam mer 52, diesmal beispielhaft eine Spaltschleuse, montiert worden. Der Unterschied der Arbeitsdruckbereiche zwischen den beiden Modulen ist geringer als der zwi schen Modul 43 und Abwickelmodul 38. Aus diesem Grund ist die Verwendung ei- ner Spaltschleuse 52, wie sie in Fig. 11a zwischen den Modulen 43 und 44 darge stellt ist, für sehr viele Anwendungsfälle ausreichend. Im Modul 44 ist ebenfalls eine Wickelvorrichtung 1, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, eingebaut. Mithilfe von vier Rohrmagnetrons 11, wobei jeweils zwei Magnetrons 11 oberhalb und zwei Ma gnetrons 11 unterhalb des Lagenpakets, in dem das matrix- oder gitterförmige Kon struktionsmaterial 18 mäanderförmig geführt wird, angeordnet sind, wird eine umhüllende Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erzeugt. Da die Magnetrons in dem Bereich von 1-1003 mbar bis zirka 5*1001 mbar arbeiten können, ist zu verstehen, weshalb der Druckunterschied zwischen Modul 44 und Modul 43 geringer ist als zwischen Abwickelmodul 38 und Modul 43. In order to avoid gas exchange between module 44 and module 43 as far as possible, a lock chamber 52, this time, for example, a slit lock, has again been installed between these two chambers. The difference in the working pressure ranges between the two modules is less than that between module 43 and unwind module 38. For this reason, the use of a ner gap lock 52, as shown in Fig. 11a between the modules 43 and 44 is Darge, sufficient for many applications. A winding device 1, which is shown schematically in FIG. 2, is also installed in module 44. With the help of four tubular magnetrons 11, with two magnetrons 11 above and two magnetrons 11 below the stack of layers in which the matrix or grid-shaped construction material 18 is guided in a meandering manner, an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements of the matrix - Or grid-shaped construction material 18 is generated. Since the magnetrons can work in the range from 1-10 03 mbar to approximately 5 * 10 01 mbar, it should be understood why the pressure difference between module 44 and module 43 is lower than between the unwinding module 38 and module 43.
Im Modul 45 sind Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 als Bearbeitungsinstrumente 11 eingebaut. Mithilfe dieser Aggregate sollen die Freiräume, die von den linien- und knotenförmigen Trägerelementen des matrix- oder gitterförmigen Kon struktionsmaterials 18 aufgespannt werden, die im Modul 44 umhüllend beschichtet worden sind, mit einem Material aufgefüllt werden. Dazu wird das matrix- oder git terförmige Konstruktionsmaterial 18 über die Wickelvorrichtung 2 aus Fig. 3 trans portiert. In dieser Wickelvorrichtung 2, die aus drei Rollengruppen 20, 21 und 22 besteht, sind zwei Lagenpakete ausgebildet, in denen sich das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 mäanderförmig an den Bearbeitungsmedien vor bei bewegt. Auf jeder Lagenseite ist jeweils eine Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung 11 angeordnet, mit deren Hilfe der Beschichtungsprozess zur Befüllung der Freiräume erfolgen soll. Mithilfe eines zweiten Bearbeitungsmediums 33, das im vorliegenden Anwendungsfall eine Gasdüse 33 darstellt, wird neben der Primärrichtung, also der Vorzugsrichtung des durch die Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 erzeugten Teilchenstromes, noch eine weitere Vorzugsrichtung für einen Anteil des generierten Teilchenstromes erzeugt, die als Sekundärrichtung bezeichnet wird. Aufgrund weiterer auftretender Wechselwirkungsprozesse in der Nähe der Oberfläche des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erfahren die generierten Teilchen zusätzlich noch Winkelverteilungen. Auf der Grundlage dieser während des Beschichtungsprozesses auftretender Wechselwirkungsprozesse wird eine Befüllung der Freiräume mit dem Beschichtungsmaterial, das von den Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen 11 versprüht wird, ausgeführt. Der Arbeitsdruck für das Vakuum-Lichtbogenspritzen liegt zwischen 10+02 mbar und 10+03 mbar, das heißt, der Unterschied zwischen dem Arbeitsdruck, der im Modul 44 und im Modul 45, in denen die Beschichtungsaggregate betrieben werden, ist zudem außerordentlich groß. Aus diesem Grund ist eine Rollenschleuse, durch die das Wickelgut transportiert wird, zwischen dem Modul 44 und dem Modul 45 eingebaut. In vielen Anwendungsfällen ist sogar eine Schleusenkammer 51 mit Rollenschleusen erforderlich, die dann zwischen diesen beiden Modulen eingebaut sein muss. Vacuum arc spray devices 11 are installed in module 45 as processing instruments 11. With the help of these units, the free spaces that are spanned by the line and node-shaped support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 that have been coated in the module 44 to be enveloping, are filled with a material. For this purpose, the matrix or grid-like construction material 18 is trans ported over the winding device 2 from FIG. In this winding device 2, which consists of three groups of rollers 20, 21 and 22, two layer packages are formed, in which the matrix or grid-like construction material 18 moves in a meandering manner on the processing media. A vacuum arc spray device 11 is arranged on each side of the layer, with the aid of which the coating process for filling the free spaces is to take place. With the aid of a second processing medium 33, which in the present application represents a gas nozzle 33, in addition to the primary direction, i.e. the preferred direction of the particle flow generated by the vacuum arc spraying devices 11, a further preferred direction for a portion of the generated particle flow is generated, which is referred to as the secondary direction . Due to further interaction processes occurring in the vicinity of the surface of the matrix or lattice-shaped construction material 18, the generated particles also experience angular distributions. On the basis of these interaction processes occurring during the coating process, the free spaces are filled with the coating material which is sprayed by the vacuum arc spraying devices 11. The working pressure for vacuum arc spraying is between 10 +02 mbar and 10 +03 mbar, i.e. the difference between the working pressure in module 44 and module 45, in which the coating units are operated, is also extremely large. For this reason, a roller lock through which the winding material is transported is installed between module 44 and module 45. In many applications, a lock chamber 51 with roller locks is even required, which must then be installed between these two modules.
Da für das Aufwickelmodul 39 in der Regel keine besonderen Forderungen bestehen, kann sein Druckbereich dem des im Modul 45 anliegenden angepasst sein.Since, as a rule, there are no special requirements for the winding module 39, its pressure range can be adapted to that in the module 45.
Aus diesem Grund ist der Einbau einer Spaltschleuse 58 zwischen diesen beiden Modulen völlig ausreichend. For this reason, the installation of a slit lock 58 between these two modules is completely sufficient.
In der Fig. 11b ist eine „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 10 zur Beschichtung der Ober- und Unterseite eines matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 schematisch dargestellt. Im Modul 46 werden mithilfe der Wickel vorrichtung 7a, wie sie in Fig. 8 schematisch dargestellt ist, insbesondere die linienförmigen Trägerelemente ohne oder mit umhüllender Beschichtung, aber auch die restlichen Trägerelemente mit einem oder mehreren Materialien beschichtet, und zwar in der Form, dass eine Abdeckung der Freiraumbereiche des matrix- oder git terförmigen Konstruktionsmaterials 18 erzielt wird, ohne dabei eine volumendeckende Befüllung mit den zur Beschichtung verwendeten Stoffen erreichen zu müs sen. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungsprozess bildet sich eine Schicht aus, deren Ausdehnung bis hin zum nächsten Trägerelement reichen kann. Diese Ausdehnung der Schicht stellt ein flächendeckendes Objekt dar. Das bedeutet, dass die Freiräume, die sich zwischen den Trägerelementen oder den umhül lend beschichteten Trägerelementen aufspannen, durch diese sich aufbauende Schicht abgedeckt werden. Da dieser Beschichtungsprozess oftmals ein hohes Quantum an Beschichtungsmaterial erfordert, ist es für die Durchführung dieses Prozesses sinnvoll, mehrere Module des Typs Modul 46 hintereinander anzuordnen, bevor beispielsweise der Modul 47 eingebunden wird. A “roll-to-roll” vacuum processing system 10 for coating the top and bottom of a matrix or grid-shaped construction material 18 is shown schematically in FIG. 11b. In module 46, with the aid of the winding device 7a, as shown schematically in FIG Covering the free space areas of the matrix or grid-shaped construction material 18 is achieved without having to achieve a volume-covering filling with the substances used for coating. If the coating process is carried out sufficiently intensively, a layer is formed, the extent of which can extend to the next carrier element. This expansion of the layer represents a surface-covering object. This means that the free spaces that span between the carrier elements or the enveloping coated carrier elements are covered by this building-up layer. Since this coating process often requires a large amount of coating material, it makes sense to carry out this process to arrange several modules of the module 46 type one behind the other before, for example, module 47 is integrated.
Zur Erzeugung einer abdeckenden Verhüllung für das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 werden im Modul 46 in der Fig. 11b Rohrmagnetrons 11 eingesetzt, die das abzuscheidende Material jeweils in dem spitzen Winkel, der von dem sich bewegenden matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 durch drei Umlenkrollen, beispielsweise durch die linke obere Umlenkrolle 53, die untere linke Umlenkrolle 54 und die obere rechts daneben liegende Umlenkrolle 55, aufge spannt wird, hinein abscheiden oder freisetzen oder absputtern. In Fig. 11b sind beispielhaft fünf Rohrmagnetrons schematisch dargestellt. Die Magnetrons sind in der Form angeordnet, dass die Bewegung der Partikel des abzusputternden Materi als bevorzugt nahezu in der Ebene verläuft, die von dem matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 aufgespannt wird. Durch den spitzen Winkel, der vorzugs weise < 10° beträgt, wird erreicht, dass insbesondere die linienförmigen Trägerelemente beschichtet werden, und zwar in der Form, dass sich eine Schicht in die Richtung, aus der die Teilchen aus dem Bearbeitungsinstrument 11 , also aus dem Rohrmagnetron, auftreffen, auf den Feststoffelementen aufbaut. Abhängig von der Größe des Arbeitsdruckes kann diese entsprechend dünn gewachsene Schicht, deren mögliche Dicke gleichsam durch die Breitenausdehnung der Trägerelemente vorgegeben ist, auch einen verhältnismäßig stark ausgeprägten porösen Aufbau aufweisen. Bei hinreichend intensiv geführtem Beschichtungsprozess beginnt die sich ausbildende Schicht sukzessive den Freiraum, der von den linienförmigen Trägerelementen aufgespannt wird, zu verschließen. Der Arbeitsdruck in diesem Modul liegt beispielsweise im Bereich von 1*1003 mbar bis zirka 5·1001 mbar. In order to produce a covering covering for the matrix or grid-like construction material 18, tubular magnetrons 11 used, which the material to be deposited in each case at the acute angle that of the moving matrix or grid-shaped construction material 18 through three pulleys, for example by the left upper pulley 53, the lower left pulley 54 and the upper right adjacent pulley 55 is strained, deposited into it or released or sputtered off. In Fig. 11b five tubular magnetrons are shown schematically by way of example. The magnetrons are arranged in such a way that the movement of the particles of the material to be sputtered is preferably almost in the plane that is spanned by the matrix or grid-shaped construction material 18. As a result of the acute angle, which is preferably <10 °, it is achieved that in particular the linear support elements are coated, namely in the form that a layer extends in the direction from which the particles come from the machining instrument 11, i.e. from the Tubular magnetron, impinge, builds on the solid elements. Depending on the size of the working pressure, this correspondingly thinly grown layer, the possible thickness of which is, as it were, predetermined by the width of the carrier elements, can also have a relatively strongly pronounced porous structure. If the coating process is carried out sufficiently intensively, the layer that forms gradually begins to close the free space that is spanned by the linear carrier elements. The working pressure in this module is, for example, in the range from 1 * 10 03 mbar to approximately 5 · 10 01 mbar.
Im Modul 47 werden die Freiräume, die sich zwischen den Trägerelementen aufspannen, mit demselben oder mit einem weiteren Material beschichtet. Dieses Ma terial wird mithilfe einer Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 verdampft, wodurch die erzeugten Verdampfungspartikel des Materials in das mit einer dünnen Schicht überzogene matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 eindringen oder es schon in geringem Umfang beschichten. Auf jeden Fall ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Dampfstrom 59 das sich mäanderförmig bewegende matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 vollständig durchdringen kann, äußerst ge ring, um nicht zu sagen, sie liegt nahe bei Null. In module 47, the free spaces that span between the carrier elements are coated with the same or with a further material. This material is evaporated with the aid of an electron beam evaporation device 11, as a result of which the evaporation particles of the material that are produced penetrate into the matrix or grid-like construction material 18 coated with a thin layer or even coat it to a small extent. In any case, the probability that the steam flow 59 can completely penetrate the meandering moving matrix or grid-shaped construction material 18 is extremely low, not to say it is close to zero.
Als Transportsystem des Wickelguts wird wiederum die Wickelvorrichtung 1 aus Fig. 2 eingesetzt, die eine sich gegenläufige mäanderförmige Bewegung des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ausführt, so dass es mit der Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 möglich ist, die Freiräume des matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aufzufüllen. Die Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 ist nur unterhalb des Lagenpakets angeordnet, weil der Elektronenstrahl in einen Tiegel, in dem sich das Beschichtungsmaterial befindet, hineingeschossen wird und aus dem Tiegel heraus das Beschichtungsmaterial ausdampft. Der Tiegel stellt somit die eigentliche Quelle dar. Alle zusätzlichen Aggregate, beispielsweise Hohlkathoden, mit deren Plasma die Verdampfungswolke aktiviert wird, sind nicht eingezeichnet. The winding device 1 from FIG. 2 is again used as the transport system for the winding material, which executes a meandering movement of the matrix or grid-shaped construction material 18 in opposite directions, so that it is possible with the electron beam evaporation device 11 to clear the free spaces of the matrix or To fill lattice-shaped construction material 18. The electron beam evaporation device 11 is arranged only below the stack of layers because the electron beam is shot into a crucible in which the coating material is located and the coating material is evaporated out of the crucible. The crucible thus represents the actual source. All additional units, for example hollow cathodes, with whose plasma the vaporization cloud is activated, are not shown.
Der Arbeitsdruckbereich, in dem die Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 arbeitet, liegt zwischen 1005 mbar und 1001 mbar. Je nach konkretem Druckbereich empfiehlt es sich, eine Schleusenkammer 51 , wie in Fig. 10b schematisch dargestellt, oder andere Verbindungsvorrichtungen einzusetzen, wie beispielsweise Rollschleusen oder Spaltschleusen. The working pressure range in which the electron beam evaporation device 11 operates is between 10 05 mbar and 10 01 mbar. Depending on the specific pressure range, it is advisable to use a lock chamber 51, as shown schematically in FIG. 10b, or other connecting devices, such as roller locks or slit locks.
Im Modul 48 wird ein Beschichtungsprozess durchgeführt, der einer konventionellen Folienbeschichtung gleichzusetzen ist. Dabei wird jede Seite des matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials 18 auf je einer großen Beschichtungswalze 56 beschichtet. Im Fall der Fig. 10b wird das abzuscheidende Material mit Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtungen 11 verdampft, wodurch sich auf beiden Seiten des matrix- oder giterförmigen Konstruktionsmaterials 18 eine aus dem verdampften Material bestehende Schicht aufbaut. Der Arbeitsdruckbereich im Modul 48 liegt wiederum zwischen 1005 mbar und 10'01 mbar, entspricht aber in der Regel dem, der im Modul 47 vorherrscht, wenn das gleiche Material verdampft wird. Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, eine Verbindungsvorrichtung, die eine Schleusenfunktion ausübt, zwischen Modul 47 und Modul 48 einzubauen. Bestenfalls eine Spaltschleuse könnte sich unter Umständen erforderlich machen. A coating process is carried out in module 48 which is equivalent to conventional film coating. Each side of the matrix or grid-shaped construction material 18 is coated on a large coating roller 56. In the case of FIG. 10b, the material to be deposited is evaporated with electron beam evaporation devices 11, as a result of which a layer consisting of the evaporated material is built up on both sides of the matrix or lattice-shaped construction material 18. The working pressure range in module 48 is again between 10 05 mbar and 10 01 mbar, but generally corresponds to that which prevails in module 47 when the same material is evaporated. For this reason, it is not necessary to install a connecting device that performs a lock function between module 47 and module 48. At best, a slit sluice could possibly be necessary.
Wenn der Druckwert im Aufwickelmodul 39 im Vergleich zum Modul 48 einen hohen Wert besitzt, empfiehlt es sich, wie in Fig. 10b abgebildet, eine Schleusenkammer 51 einzubauen, um eine saubere Trennung zwischen Modul 48 und Aufwickelmodul 39 zu erhalten. Entspricht der Druckwert im Aufwickelmodul 39 in etwa dem des Moduls 48, dann reichen andere Verbindungsvorrichtungen, wie beispielsweise Spaltschleusen, aus. If the pressure value in the winding module 39 has a high value compared to module 48, it is advisable, as shown in FIG. 10b, to install a lock chamber 51 in order to obtain a clean separation between module 48 and winding module 39. If the pressure value in the winding module 39 corresponds approximately to that of the module 48, then other connecting devices, such as, for example, gap locks, are sufficient.
Um die Freiräume mit einem zu beschichtenden Material schnell verschließen zu können, um dann eine flächendeckende Beschichtung mit einem anderen Material vornehmen zu können, kann die „Rolle-zu-Rolle“- Vakuumbearbeitungsanlage 10, die in Fig. 11c schematisch dargestellt ist, eingesetzt werden. In order to be able to close the free spaces quickly with a material to be coated, and then to be able to coat the entire surface with another material To be able to undertake, the “roll-to-roll” vacuum processing system 10, which is shown schematically in FIG. 11c, can be used.
Mithilfe von Vakuumlichtbogen-Vorrichtungen werden auf der Grundlage von Ther- mospritzmethoden die Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 geschlossen. Dieser Prozess erfordert eine entsprechend große Menge an Material, das abgeschieden werden muss. Die Vakuum-With the aid of vacuum arc devices, the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18 are closed on the basis of thermal spraying methods. This process requires a correspondingly large amount of material to be deposited. The vacuum
Lichtbogenthermospritztechnologie ermöglicht Abscheideraten, die diese Forderung erfüllen. Allerdings ist die entstehende Schicht, die durch dieses Beschichtungsverfahren entsteht, verglichen mit anderen Vakuumbeschichtungsverfahren, eher grob strukturiert, wobei die Ausdehnungen der sich während des Beschichtungsprozesses ausbildenden Strukturelemente bis zu 10 pm betragen können. Der Vorteil dieser Beschichtungstechnologie besteht jedoch darin, dass sich die Freiräume vergleichsweise schnell schließen lassen. Arc thermal spray technology enables deposition rates that meet this requirement. However, the layer that is created by this coating process is rather roughly structured compared to other vacuum coating processes, whereby the dimensions of the structural elements that are formed during the coating process can be up to 10 μm. The advantage of this coating technology, however, is that the free spaces can be closed comparatively quickly.
Für den Vakuum-Lichtbogenspritzprozess wird im Modul 49 das matrix- oder gitterförmige Konstruktionsmaterial 18 über eine Wickelvorrichtung 4, wie sie in Fig. 4b zum Einsatz kommt, geführt. Der Arbeitsdruck für das Vakuum-Lichtbogenspritzen liegt zwischen 10+02 mbar und 10+03 mbar und stellt damit, verglichen mit anderen Vakuumbeschichtungsverfahren, einen sehr hohen Bereich dar. Da der Arbeitsdruck im Modul 50 in der Regel im Bereich zwischen 1005 mbar und 1001 mbar liegt, ist es aus diesem Grund empfehlenswert, zwischen Modul 49 und Modul 50 eine Schleusenkammer 52 als Rollenschleuse einzubauen, die sich separat abpumpen lässt. Macht sich in beiden Kammern ein entsprechend großer Gasdurchsatz erforderlich, erweist es sich dennoch in den meisten Anwendungsfällen als notwendig, eine Schleusenkammer als Spaltschleuse, wie in der Fig. 11c gezeichnet, einzubauen. For the vacuum arc spraying process, the matrix or grid-like construction material 18 is guided in module 49 over a winding device 4, as it is used in FIG. 4b. The working pressure for the vacuum-arc spraying is between 10 +02 mbar and 10 +03 mbar and is thus compared with other vacuum deposition process, a very high range. Since the working pressure mbar and in the module 50 is generally in the range between 10 05 10 01 mbar, for this reason it is advisable to install a lock chamber 52 as a roller lock between module 49 and module 50, which can be pumped out separately. If a correspondingly large gas throughput becomes necessary in both chambers, it nevertheless proves to be necessary in most applications to install a lock chamber as a slit lock, as shown in FIG. 11c.
Beim Einbau einer Rollenschleuse als Schleusenkammer 52 lassen sich dann im Modul 50 verschiedene Beschichtungsmethoden, die auch bei Folienbeschichtun gen zum Einsatz kommen, anwenden. Beispielhaft in Fig. 11c werden beide Seiten des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 mithilfe von Rohrmagnetrons 11 beschichtet. In der Fig. 12 ist eine Prinzipdarstellung eines Schichtaufbaus an den linienförmigen Trägerelementen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 in zwei Varianten dargestellt. When installing a roller lock as a lock chamber 52, various coating methods can then be used in module 50, which are also used for film coating. By way of example in FIG. 11 c, both sides of the matrix or grid-like construction material 18 are coated with the aid of tubular magnetrons 11. In FIG. 12, a basic illustration of a layer structure on the linear support elements of the matrix or grid-shaped construction material 18 is shown in two variants.
In der Fig. 12 ist im linken Bereich das matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsma- terials 18 allein dargestellt, welches im Beispiel aus sogenannten Schussfäden 60 und Kettfäden 61, aus denen sich ein Gewebe, das eine Form des Konstruktionsmaterials darstellt, aufbaut, besteht. In FIG. 12, in the left-hand area, the matrix or lattice-shaped construction material 18 is shown alone, which in the example consists of so-called weft threads 60 and warp threads 61, from which a fabric, which represents a form of the construction material, is made up.
Der mittlere Teil der Fig. 12 zeigt eine von einer Seite des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erfolgende Einwirkung durch ein nicht dargestelltes Bearbeitungsinstrument 11. Dargestellt ist die Primärrichtung 16 des Bearbeitungsinstruments 11. Der mittlere Teil der Fig. 12 zeigt einen Verlauf der Beschichtung bzw. ein Aulwachsen der Schichten in einer Reihenfolge von oben nach unten.The middle part of FIG. 12 shows an action taking place from one side of the matrix or lattice-shaped construction material 18 by a machining instrument 11 (not shown). The primary direction 16 of the machining instrument 11 is shown. The middle part of FIG a growing out of the layers in a sequence from top to bottom.
Wie zu sehen ist, beginnt sich das zu beschichtende Material an den linienförmigen Trägerelementen, welche hier einem Schussfaden 60 entsprechen, des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 aufzubauen bzw. anzuheften. Bei hinreichend langer Beschichtungsdauer wird der gesamte dreidimensionale Freiraum, der durch die linien- und knotenförmigen Trägerelemente aufgespannt wird, abgedeckt bzw. überdeckt, die freien Volumina werden dabei jedoch nicht aufgefüllt. As can be seen, the material to be coated begins to build up or attach to the linear carrier elements, which here correspond to a weft thread 60, of the matrix or grid-shaped construction material 18. If the coating time is sufficiently long, the entire three-dimensional free space that is spanned by the linear and node-shaped carrier elements is covered or covered over, but the free volumes are not filled.
Die Schicht 62 fängt an, zunächst an einem linienförmigen Trägerelement zu wach- sen. Dieses Wachstum der Schicht 62 wird beispielsweise fortgesetzt, bis die dreidimensionalen Freiräume (z.B. bei Geweben Maschen) zunehmend überdeckt werden. Im unteren Teil der mittleren Darstellung ist das Wachstum derart fortgeschritten, dass sich die Schicht 62 über das nächste linienförmige Trägerelement des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 ausdehnt, ohne mit diesem wei- teren Trägerelement Kontakt haben zu müssen. An diesem weiteren Trägerelement hat sich zwischenzeitlich eine eigene Schicht 62 ausgebildet. Wie im unteren Teil der mittleren Darstellung der Fig. 12 zu erkennen ist. kommt es zu einer Überdeckung 63 der Schichten 62 und somit zu einem Überdecken der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. Im rechten Teil der Fig. 12 ist eine von zwei Seiten des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 erfolgende Einwirkung durch zwei nicht dargestellte Be- arbeitungsinstrumente 11 gezeigt. Dargestellt ist jeweils eine Vorzugsrichtung 16 der beiden Bearbeitungsinstrumente 11, beispielsweise von oberhalb und von un terhalb des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18. Der Aufbau der sich an den linienförmigen Trägerelementen ausbildenden Schicht 62 ist wiederum in seinem Verlauf von oben nach unten dargestellt. In diesem Fall werden an jedem linienförmigem Trägerelement, welches hier wiederum einem Schussfaden 60 entspricht, je zwei Schichten 62 ausgebildet. Nach einem entsprechenden Fortschrei ten des Wachstums der Schichten 62 kommt es auch in dieser zweiten Variante zu einer Überdeckung 63. The layer 62 begins to grow initially on a linear carrier element. This growth of the layer 62 is continued, for example, until the three-dimensional free spaces (for example meshes in the case of woven fabrics) are increasingly covered. In the lower part of the middle illustration, the growth has progressed in such a way that the layer 62 extends over the next linear carrier element of the matrix or grid-shaped construction material 18 without having to have contact with this further carrier element. In the meantime, a separate layer 62 has formed on this further carrier element. As can be seen in the lower part of the central illustration in FIG. there is an overlap 63 of the layers 62 and thus an overlap of the free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18. In the right part of FIG - working instruments 11 shown. A preferred direction 16 of the two processing instruments 11 is shown, for example from above and from below the matrix or grid-shaped construction material 18. The structure of the layer 62 forming on the linear support elements is again shown in its course from top to bottom. In this case, two layers 62 are formed on each linear carrier element, which here in turn corresponds to a weft thread 60. After the growth of the layers 62 has progressed accordingly, an overlap 63 also occurs in this second variant.
Ein derartiger Schichtaufbau mit einer Überdeckung 63 kann beispielsweise mit den Anordnungen nach Fig. 2, 3 und 8 erreicht werden. Ein derart abgedecktes matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 kann nachfolgend mittels aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren vergleichbar mit einer Folie weiterverarbeitet bzw. beschichtet werden. Such a layer structure with a cover 63 can be achieved, for example, with the arrangements according to FIGS. 2, 3 and 8. A matrix-like or lattice-like construction material 18 covered in this way can subsequently be further processed or coated in a manner comparable to a film by means of methods known from the prior art.
In der Fig. 13 ist eine Prinzipdarstellung eines Auffüllens der Freiräume des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 gezeigt, welches im Beispiel aus so genannten Schussfäden 60 und Kettfäden 61 besteht. Die Freiräume sind somit die Bereiche zwischen den Schussfäden 60 und den Kettfäden 61. FIG. 13 shows a basic illustration of the filling of the free spaces of the matrix or lattice-shaped construction material 18, which in the example consists of so-called weft threads 60 and warp threads 61. The free spaces are thus the areas between the weft threads 60 and the warp threads 61.
Ein derartiges Auffüllen von Freiräumen des matrix- oder gitterförmigen Konstrukti onsmaterials 18 kann beispielsweise mit den Anordnungen nach Fig. 7 erreicht werden. Such a filling of free spaces of the matrix or grid-shaped construction material 18 can be achieved, for example, with the arrangements according to FIG.
Hierbei kommen, wie in der Fig. 7 dargestellt, zwei Bearbeitungsinstrumente 11 zum Einsatz. Hierbei ist ein erstes Bearbeitungsinstrument 11 für die eigentliche Wirkung, also die Materialabscheidung, verantwortlich. Das zweite Bearbeitungsinstrument 11 , welches in der Fig. 7 die Bezugsziffer 33 trägt, soll durch seinen in einer Sekundärrichtung 35 ausgerichteten Sekundärfluss 34 eine zweite Wirkung bzw. eine Sekundärwirkung hervorrufen, die den sich in einer ersten Vorzugsrichtung 16 ausdehnenden nutzbaren Fluss 13, also die durch das Bearbeitungsinstrument 11 ausgesandten Partikel, in ihrer Ablagerung am matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterial 18 beeinflussen. Diese Beeinflussung bewirkt, dass die ausgesandten Partikel des Bearbeitungsinstruments 11 sukzessive den Freiraum, den in Fig. 13 beispielhaft verwendete linien- und knotenförmigen Trägerelemente des matrix- oder gitterförmigen Kon- struktionsmateriais 18 aufspannen, ausfüllen können, in dem sich die sich abschei- denden Partikel in verschiedenen Winkeln auf die bereits angebundenen Partikel bzw. Schichten anbinden. Hierbei kann es auch zu einer nur teilweisen Auffüllung der Freiräume kommen, wie es in der Fig. 13 durch die verbleibenden Freiräume in der Mitte der Maschen des matrix- oder gitterförmigen Konstruktionsmaterials 18 dargestellt ist. Here, as shown in FIG. 7, two processing instruments 11 are used. Here, a first processing instrument 11 is responsible for the actual effect, that is to say the material deposition. The second processing instrument 11, which bears the reference number 33 in FIG. 7, is intended to produce a second effect or a secondary effect through its secondary flow 34 oriented in a secondary direction 35, which increases the usable flow 13, i.e. the Particles emitted by the processing instrument 11 influence their deposition on the matrix or grid-shaped construction material 18. This influencing has the effect that the emitted particles of the machining instrument 11 can successively fill the free space that the line-shaped and node-shaped carrier elements of the matrix or lattice-shaped construction material 18 used as an example in FIG. 13 span, in which the separating particles are located Attach at different angles to the already attached particles or layers. In this case, the free spaces can only be partially filled, as is shown in FIG. 13 by the remaining free spaces in the middle of the meshes of the matrix or lattice-shaped construction material 18.
Liste der Bezugszeichen List of reference signs
1 Wickelvorrichtung; „Rolle-zu-Rolle“-System; 1 winding device; "Roll-to-roll" system;
2 weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem2 further "roll-to-roll" system; Winding device; Winding system
3 weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem3 further "roll-to-roll" system; Winding device; Winding system
4 weiteres „Rolle-zu-Rolle“-System; Wickelvorrichtung; Wickelsystem4 further "roll-to-roll" system; Winding device; Winding system
5 Anordnung 5 arrangement
6 Anordnung 6 arrangement
7 Wickelvorrichtung; Anordnung 7 winding device; arrangement
8 Anordnung 8 arrangement
9 „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage 9 “Roll-to-Roll” vacuum processing system
10 Anlagenkonfiguration; „Rolle-zu-Rolle“-Vakuumbearbeitungsanlage10 system configuration; "Roll-to-roll" vacuum processing system
11 Bearbeitungsinstrument; Prozessquelle; 11 processing instrument; Process source;
11a lonenquelle 11a ion source
11b planares Magnetron 11b planar magnetron
11c Rohrmagnetron 11c tubular magnetron
11 d Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung 11 d vacuum arc spray device
11 e Elektronenstrahlverdampfer 11 e electron beam evaporator
11 f Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung 11 f electron beam evaporation device
12 Flussaustrittsfläche 12 River outlet area
13 nutzbarer Fluss; räumliche Ausdehnung verbotenen Zone; verbotener räumlicher Bereich 13 usable river; spatial expansion forbidden zone; prohibited spatial area
Länge der Ausdehnung der eingegrenzten Flussausbreitung; Flussaus dehnung Length of extent of the confined river spread; River expansion
Primärrichtung; Vorzugsrichtung; Flussausbreitung Winkel Verteilung flexibles Substrat; matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial Wickelrichtung erste Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe zweite Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe dritte Rollengruppe; Rollensystem; Walzengruppe größere Walze; größeren Rolle kleinere Walze; kleinere Rolle Primary direction; Preferred direction; Flow spreading angle distribution flexible substrate; matrix or grid-shaped construction material winding direction first roller group; Role system; Roller group second roller group; Role system; Roller group third roller group; Role system; Roller group larger roller; bigger roll smaller roll; smaller role
Abstand; geringer Abstand; Längenbetrag Distance; small distance; Length amount
Freibereiche erster Freibereich zweiter Freibereich Open areas first open area, second open area
Abschirmblech Shielding plate
Ausbreitung des Flusses F; Ausdehnung des Flusses F Winkel Expansion of the river F; Extension of the river F Winkel
Betrag der Bewegungsrichtung des Lagenpakets des Wickelguts Amount of the direction of movement of the stack of layers of the wound material
Wirkungsbeeinflussungsinstrument; zweites Bearbeitungsinstrument; Gasdüse Sekundärfluss; zweiter Fluss; Fluss Impact influencing instrument; second processing instrument; Gas nozzle Secondary flow; second river; flow
Sekundärrichtung; zweite Richtung; weitere Vorzugsrichtung ausprägende Winkelverteilung; Winkelverteilung a erste Teilanordnung b zweite Teilanordnung Secondary direction; second direction; further preferred direction pronounced angular distribution; Angular distribution a first sub-assembly b second sub-assembly
Abwickelmodul Unwind module
Aufwickelmodul Take-up module
Bearbeitungsmod u I Processing mod u I
Pumpstutzen Pump nozzle
Abpumpsystem Pumping system
Modul lonenbearbeitung Ion processing module
Modul mehrlagige Beschichtung mittels RohrmagnetronsMulti-layer coating module using tubular magnetrons
Beschichtungsmodul mittels Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtungen Coating module using vacuum arc spraying devices
Modul Beschichtung mittels Rohrmagnetrons unter flachem Winkel Module coating using tubular magnetrons at a flat angle
Modul mehrlagige Beschichtung mittels Elektronenstrahlverdampfer Multi-layer coating module using an electron beam evaporator
Modul konventionelle Folienbeschichtungsanordnung mittels Elektronenstrahlverdampfer Module conventional film coating arrangement using an electron beam evaporator
Variante Beschichtungsmodul mittels Vakuum- Lichtbogenspritzvorrichtungen Variant coating module using vacuum arc spraying devices
Modul konventionelle Folienbeschichtungsanordnung mittels Rohrmagnetrons Module conventional film coating arrangement using tubular magnetrons
Schleusenkammer, Rollenschleuse Schleusenkammer, Spaltschleuse linke obere Umlenkrolle untere linke Umlenkrolle obere rechts daneben liegende Umlenkrolle große Beschichtungstrommel Rollenschleuse Spaltschleuse Dampfstrom Schussfäden Kettfäden Schicht Überdeckung , 64' erste Transportrichtung , 65' zweite Transportrichtung dritte Transportrichtung vierte Transportrichtung Lock chamber, roller lock Sluice chamber, slit sluice upper left deflecting roller lower left deflecting roller upper right next to it deflecting roller large coating drum roller sluice gap sluice steam flow weft threads warp threads layer overlap, 64 'first transport direction, 65' second transport direction third transport direction fourth transport direction

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate (18), bei welchem ein flexibles Substrat (18) zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument (11) durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage be wegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) ein flexi bles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial (18) ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats (18) in einer ersten Transportrichtung (64) und mindestens eine zweite Lage des flexiblen Substrats (18) parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats (18) und eng beabstandet zu dieser in einer der ersten Transportrichtung (64) entgegengesetzten zweiten Transportrich tung (65) durch einen Freibereich (26) im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei mindestens ein nutzbarer Fluss (13) mindestens eines Bearbeitungsinstruments (11) die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats (18) bei ihrem entgegengesetzten Transport durch den Freibereich (26) gleichzeitig durchdringt. 1. A method for processing flexible substrates (18), in which a flexible substrate (18) for processing with a processing instrument (11) is moved through an evacuable process area of a vacuum processing system, characterized in that the flexible substrate (18) is a flexi bles Matrix or grid-shaped construction material (18) is that a first layer of the flexible substrate (18) in a first transport direction (64) and at least one second layer of the flexible substrate (18) parallel to the first layer of the flexible substrate (18) and closely spaced from this in a second transport direction (65) opposite to the first transport direction (64) is transported through a free area (26) in the evacuable process area, with at least one usable flow (13) of at least one processing instrument (11), the first and the second Position of the flexible substrate (18) during their opposite transport through the free area (26) at the same time penetrates.
2. Verfahren zum Bearbeiten flexibler Substrate (18), bei welchem ein flexibles Substrat (18) zur Bearbeitung mit einem Bearbeitungsinstrument (11) durch einen evakuierbaren Prozessbereich einer Vakuumbearbeitungsanlage be wegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) ein flexi bles matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial ist, dass eine erste Lage des flexiblen Substrats (18) in einer ersten Transportrichtung (64') durch einen ersten Freibereich (27) und nachfolgend in einer von der ersten Transportrich tung (64') verschiedenen dritten Transportrichtung (66) durch einen zweiten Freibereich (28) transportiert wird, dass das flexible Substrat (18) umgelenkt und in mindestens einer zweiten Lage des flexiblen Substrats (18) parallel zu der ersten Lage des flexiblen Substrats (18) in einer der dritten Transportrich tung (66) entgegengesetzten vierten Transportrichtung (67) durch den zweiten Freibereich (28) und nachfolgend in einer der ersten Transportrichtung (64') entgegengesetzten zweiten Transportrichtung (65') durch den ersten Freibereich (27) im evakuierbaren Prozessbereich transportiert wird, wobei mindestens ein nutzbarer Fluss (13) mindestens eines Bearbeitungsinstruments (11) die erste und die zweite Lage des flexiblen Substrats (18) bei ihrem entgegen- gesetzten Transport durch den ersten Freibereich (27) und/oder den zweiten Freibereich (28) gleichzeitig durchdringt. 2. A method for processing flexible substrates (18), in which a flexible substrate (18) for processing with a processing instrument (11) is moved through an evacuable process area of a vacuum processing system, characterized in that the flexible substrate (18) is a flexi bles A matrix or grid-shaped construction material is that a first layer of the flexible substrate (18) in a first transport direction (64 ') through a first free area (27) and subsequently in a third transport direction (66 ) is transported through a second free area (28) that the flexible substrate (18) is deflected and in at least one second layer of the flexible substrate (18) parallel to the first layer of the flexible substrate (18) in one of the third transport directions (66 ) Opposite fourth transport direction (67) through the second free area (28) and subsequently in one of the first transport direction (64 ') opposite second transport direction (65') is transported through the first free area (27) in the evacuable process area, with at least one usable flow (13) of at least one processing instrument (11) the first and the second layer of the flexible substrate (18) at her opposite Set transport through the first free area (27) and / or the second free area (28) penetrates simultaneously.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) mehrfach umgelenkt wird und mindestens in vier eng beab- standeten, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) durch den Freibereich (26) oder die Freibereiche (27, 28) transportiert wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the flexible substrate (18) is deflected several times and at least in four closely spaced, preferably parallel to each other layers of the flexible substrate (18) through the free area (26) or the Free areas (27, 28) is transported.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eng beabstandeten, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) einen Abstand zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere 2,5 mm, zueinander aufweisen. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the closely spaced, preferably parallel running layers of the flexible substrate (18) have a distance between 1 mm and 10 mm, in particular 2.5 mm, from one another.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich zwischen der ersten und der dritten Transportrichtung (64', 66) sowie der zweiten und der vierten Transportrichtung (65', 67) ergebender Winkel in einem Bereich zwischen größer 0 Grad und kleiner 180 Grad liegt. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that an angle resulting between the first and the third transport direction (64 ', 66) and the second and the fourth transport direction (65', 67) is in a range between greater than 0 degrees and less than 180 degrees.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als flexibles Substrat (18) ein matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial (18), bestehend aus linien- und knotenförmigen Trägerelementen verwendet wird, wobei derartige Konstruktionsmaterialien (18) durch ihre besonderen mechanischen Eigenschaften wie ihre Steifigkeit oder Festigkeit, ihre Dichte, ihre Härte oder ihre Verschleißbeständigkeit gekennzeichnet sind. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a matrix or grid-shaped construction material (18) consisting of line and node-shaped support elements is used as the flexible substrate (18), such construction materials (18) by their special mechanical properties such as their rigidity or strength, their density, their hardness or their wear resistance are characterized.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als flexibles Substrat (18) ein gewebeartiges matrix- oder gitterförmiges Konstruktionsmaterial (18), bestehend aus linien- und knotenförmigen Trägerelementen verwendet wird, welche mittels Schussfäden (60) und Kettfäden (61) ausgebildet werden. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a fabric-like matrix or grid-like construction material (18), consisting of linear and knot-shaped carrier elements is used as the flexible substrate (18), which by means of weft threads (60) and warp threads (61) can be formed.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Substrat (18) mit einer umhüllenden Beschichtung der linien- und knotenförmigen Trägerelemente versehen wird und/oder ein Auffüllen von Freiräumen des flexiblen Substrats (18) erfolgt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the flexible substrate (18) is provided with an enveloping coating of the linear and node-shaped carrier elements and / or the spaces of the flexible substrate (18) are filled.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer mindestens einseitigen Flussausbreitung (16) eines Bearbei tungsinstruments (11) in Richtung des flexiblen Substrats (18) ein Aufwachsen einer Schicht (62) beginnend an den Schussfäden (60) des flexiblen Sub strats (18) derart erfolgt, dass Freiräume des flexiblen Substrats (18), welche Bereiche zwischen Schussfäden (60) und Kettfäden (61) sind, abgedeckt wer den. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that by means of at least one-sided flow propagation (16) of a processing instrument (11) in the direction of the flexible substrate (18) a growth of a layer (62) beginning at the weft threads (60 ) of the flexible substrate (18) takes place in such a way that free spaces in the flexible substrate (18), which areas are between weft threads (60) and warp threads (61), are covered.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Bearbeitungsinstruments (11) mit einem nutzbaren Fluss (13) im Zusammenwirken mit einem Wirkungsbeeinflussungsinstrument (33) mit einem Sekundärfluss (34) ein Auffüllen von Freiräumen des flexiblen Substrats (18), welche Bereiche zwischen Schussfäden (60) und Kettfäden (61) sind, erfolgt. 10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that by means of a processing instrument (11) with a usable flow (13) in cooperation with an action influencing instrument (33) with a secondary flow (34) a filling of free spaces of the flexible substrate ( 18), which areas are between weft threads (60) and warp threads (61), takes place.
11. Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate, wobei die Vakuumbearbeitungsanlage mindestens ein Abwickelmodul (38), ein Aufwickelmodul (39) und einen zwischen diesen Modu len (38, 39) angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbei tungsinstrument (11) oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rollengruppe (20) und eine zweite Rollengruppe (21) angeordnet ist, dass in jeder Rollengruppe (20, 21) jeweils mehrere im Durchmesser kleinere Rollen (24) und mehrere im Durchmesser größere Rollen (23) zur Umlenkung des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe (20) und der zweiten Rollen gruppe (21) mindestens ein Freibereich (26) mit mindestens einem Bearbei tungsinstrument (11) angeordnet ist, durch welchen das flexible Substrat (18) gegenläufig und ohne eine Richtungsänderung transportiert wird und wobei die Rollengruppen (20, 21) so angeordnet sind, dass das flexible Substrat (18) in mindestens zwei eng beabstandeten, vorzugsweise parallel zueinander ange ordneten Lagen in einer ersten Transportrichtung (64) und einer zweiten Transportrichtung (65) gegenläufig transportiert wird. 11. Vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, the vacuum processing system having at least one unwinding module (38), a winding module (39) and an evacuable process area with a processing instrument (11) or more arranged between these modules (38, 39) Machining instruments (11), characterized in that a first roller group (20) and a second roller group (21) are arranged that in each roller group (20, 21) a plurality of smaller-diameter rollers (24) and several larger-diameter rollers (23) for deflecting the flexible substrate (18) are arranged that between the first roller group (20) and the second roller group (21) at least one free area (26) with at least one processing instrument (11) through which the flexible substrate (18) is transported in opposite directions and without a change in direction and wherein the roller groups (20, 21) are arranged in this way are that the flexible substrate (18) is transported in opposite directions in at least two closely spaced layers, preferably arranged parallel to one another, in a first transport direction (64) and a second transport direction (65).
12. Vakuumbearbeitungsanlage zur Umsetzung des Verfahrens zum Bearbeiten flexibler Substrate, wobei die Vakuumbearbeitungsanlage mindestens ein Ab wickelmodul (38), ein Aufwickelmodul (39) und einen zwischen diesen Modu- len (38, 39) angeordneten evakuierbaren Prozessbereich mit einem Bearbeitungsinstrument (11) oder mehreren Bearbeitungsinstrumenten (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rollengruppe (20), eine zweite Rollengruppe (21) und eine dritte Rollengruppe (22) angeordnet sind, dass zwischen der ersten Rollengruppe (20) und der dritten Rollengruppe (22) ein erster Freibereich (27) und zwischen der zweiten Rollengruppe (21) und der dritten Rollengruppe (22) ein zweiter Freibereich (28) angeordnet sind, wobei die Rollengruppen (20, 21, 22) derart angeordnet sind, dass das flexible Sub strat (18) in mindestens zwei eng beabstandeten, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Lagen gegenläufig und ohne eine Richtungsänderung durch den ersten Freibereich (27) und den zweiten Freibereich (28) transpor tiert wird, wobei in den Freibereichen (27, 28) mindestens ein Bearbeitungsin strument (11) angeordnet ist. 12. Vacuum processing system for implementing the method for processing flexible substrates, the vacuum processing system at least one winding module (38), a winding module (39) and a module between these len (38, 39) arranged evacuable process area with a processing instrument (11) or several processing instruments (11), characterized in that a first roller group (20), a second roller group (21) and a third roller group (22) are arranged, that a first free area (27) is arranged between the first roller group (20) and the third roller group (22) and a second free area (28) is arranged between the second roller group (21) and the third roller group (22), the roller groups (20 , 21, 22) are arranged such that the flexible substrate (18) is transported in at least two closely spaced layers, preferably parallel to one another, in opposite directions and without a change in direction through the first free area (27) and the second free area (28) , wherein in the free areas (27, 28) at least one processing instrument (11) is arranged.
13. Vakuumbearbeitungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Freibereich (26, 27, 28) ein erstes Bearbeitungsinstru ment (11) über einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) und ein weiteres zweites Bearbeitungsinstrument (11) über einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind. 13. Vacuum processing system according to claim 11 or 12, characterized in that in the free area (26, 27, 28) a first processing instrument (11) over a first side of the closely spaced, preferably parallel, opposing layers of the flexible substrate (18) and a further second processing instrument (11) are arranged over a second side, opposite to the first side, of the closely spaced, preferably parallel, oppositely running layers of the flexible substrate (18).
14. Vakuumbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Freibereich (26, 27, 28) ein erstes Bearbeitungsin strument (11) über einer ersten Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) und ein weiteres zweites Bearbeitungsinstrument (33) über derselben Seite der eng beabstandeten, vorzugsweise zueinander parallelen, gegenläufig laufenden Lagen des flexiblen Substrats (18) angeordnet sind, wobei das erste Bearbeitungsinstrument (11) mit seiner Vorzugsrichtung (16) in ei nem Winkel a zur Oberfläche des flexiblen Substrats (18) und das zweite Bearbeitungsinstrument (33) mit seiner Vorzugsrichtung (35) in einem vom Winkel verschiedenen Winkel zur Oberfläche des flexiblen Substrats (18) ausgerichtet angeordnet sind. 14. Vacuum processing system according to one of claims 11 to 13, characterized in that in the free area (26, 27, 28) a first processing instrument (11) over a first side of the closely spaced, preferably parallel, opposing layers of the flexible substrate ( 18) and a further second processing instrument (33) are arranged over the same side of the closely spaced, preferably parallel, oppositely running layers of the flexible substrate (18), the first processing instrument (11) with its preferred direction (16) at an angle a to the surface of the flexible substrate (18) and the second processing instrument (33) are arranged with its preferred direction (35) aligned at an angle different from the angle to the surface of the flexible substrate (18).
15. Vakuumbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bearbeitungsinstrument (11) eine lonenquel- le (11a), ein planares Magnetron (11b), ein Rohrmagnetron (11c), eine Vakuum-Lichtbogenspritzvorrichtung (11 d), ein Elektronenstrahlverdampfer (11e), eine Elektronenstrahlverdampfungsvorrichtung (11f) oder eine Lichtbogenverdampfungsvorrichtung ist. 15. Vacuum processing system according to one of claims 11 to 14, characterized in that a processing instrument (11) an ion source (11a), a planar magnetron (11b), a tubular magnetron (11c), a vacuum arc spray device (11d), an electron beam evaporator (11e), an electron beam evaporation device (11f) or an arc evaporation device.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3379803A (en) * 1964-05-04 1968-04-23 Union Carbide Corp Coating method and apparatus for deposition of polymer-forming vapor under vacuum
US5462602A (en) * 1993-06-11 1995-10-31 Ce.Te.V. Centro Technologie Del Vuoto Apparatus for continuous reactive metal deposition in vacuum with web looping over upper and lower rollers
WO1999050472A1 (en) 1998-03-27 1999-10-07 Empa Eidgenössische Materialprüfungs- Und Forschungsanstalt Vacuum strip coating installation
DE102005042762A1 (en) 2004-09-09 2006-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe Continuous film forming apparatus includes stationary and movable chambers which are divided by division plane that divides wall of vacuum chamber, at which movable chambers are separated/joined with respect to stationary chamber
EP2088220A1 (en) * 2007-03-09 2009-08-12 Panasonic Corporation Deposition apparatus and method for manufacturing film by using deposition apparatus
EP2113585A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for coating of a web in vacuum by twisting and guiding the web multiple times along a roller past a processing region
US20100189900A1 (en) * 2006-03-26 2010-07-29 Lotus Applied Technology, Llc Atomic layer deposition system and method utilizing multiple precursor zones for coating flexible substrates
US20150083043A1 (en) * 2012-05-31 2015-03-26 Toppan Printing Co., Ltd. Rolled film formation apparatus
WO2019141303A1 (en) 2018-01-16 2019-07-25 Elfolion Gmbh Foil-like functional material and method for the production thereof

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259325A (en) * 2004-02-12 2005-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd Manufacturing method and apparatus of magnetic recording medium
US8623140B2 (en) * 2007-07-25 2014-01-07 3M Innovative Properties Company System and method for making a film having a matte finish
EP2216831A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-11 Applied Materials, Inc. Modular PVD system for flex PV
EP2590802B1 (en) * 2010-07-09 2014-07-02 Vito NV Method and device for atmospheric pressure plasma treatment
JP5828895B2 (en) * 2010-07-23 2015-12-09 ロータス アプライド テクノロジー エルエルシーLotus Applied Technology, Llc Single-sided contact substrate transport mechanism of flexible web substrate for roll-to-roll thin film deposition
EP2508646A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-10 Bayer Material Science AG A process for multi-layer continuous roll-to-roll coating
KR20140116203A (en) * 2012-01-18 2014-10-01 누보선, 인크. Systems for forming photovoltaic cells on flexible substrates
JP5565537B1 (en) * 2012-10-19 2014-08-06 コニカミノルタ株式会社 Gas barrier film and method for producing gas barrier film
KR20150120696A (en) * 2014-04-18 2015-10-28 주식회사 케이씨텍 Deposition apparatus for flexible substrate
KR20170012489A (en) * 2017-01-02 2017-02-02 대구가톨릭대학교산학협력단 roll to roll deposition system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3379803A (en) * 1964-05-04 1968-04-23 Union Carbide Corp Coating method and apparatus for deposition of polymer-forming vapor under vacuum
US5462602A (en) * 1993-06-11 1995-10-31 Ce.Te.V. Centro Technologie Del Vuoto Apparatus for continuous reactive metal deposition in vacuum with web looping over upper and lower rollers
WO1999050472A1 (en) 1998-03-27 1999-10-07 Empa Eidgenössische Materialprüfungs- Und Forschungsanstalt Vacuum strip coating installation
DE102005042762A1 (en) 2004-09-09 2006-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe Continuous film forming apparatus includes stationary and movable chambers which are divided by division plane that divides wall of vacuum chamber, at which movable chambers are separated/joined with respect to stationary chamber
US20100189900A1 (en) * 2006-03-26 2010-07-29 Lotus Applied Technology, Llc Atomic layer deposition system and method utilizing multiple precursor zones for coating flexible substrates
EP2088220A1 (en) * 2007-03-09 2009-08-12 Panasonic Corporation Deposition apparatus and method for manufacturing film by using deposition apparatus
EP2113585A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for coating of a web in vacuum by twisting and guiding the web multiple times along a roller past a processing region
US20150083043A1 (en) * 2012-05-31 2015-03-26 Toppan Printing Co., Ltd. Rolled film formation apparatus
WO2019141303A1 (en) 2018-01-16 2019-07-25 Elfolion Gmbh Foil-like functional material and method for the production thereof

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